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DE60316737T2 - Parallel rod mechanism and thus provided artificial joint - Google Patents

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DE60316737T2
DE60316737T2 DE60316737T DE60316737T DE60316737T2 DE 60316737 T2 DE60316737 T2 DE 60316737T2 DE 60316737 T DE60316737 T DE 60316737T DE 60316737 T DE60316737 T DE 60316737T DE 60316737 T2 DE60316737 T2 DE 60316737T2
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German (de)
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Yuji Wako-shi Yasui
Hiroshi Wako-shi Kiyomoto
Isao Wako-shi Usukura
Youichi Wako-shi Nakahara
Haruyuki Wako-shi Iwasaki
Shungo Wako-shi Umeda
Kazunori Wako-shi Yamamoto
Masamitsu Wako-shi Shiono
Kazuo Wako-shi Okada
Manabu Wako-shi Nakayama
Atsushi Wako-shi Kubo
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Parallelverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie diese beispielsweise in der EP 0 112 099 offenbart ist.This invention relates to a parallel connection according to the preamble of claim 1, as this example in the EP 0 112 099 is disclosed.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the state of technology

Eine künstliche Gelenkvorrichtung wurde konventionell z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 11-345 offenbart. Die künstliche Gelenkvorrichtung wird auf ein Fußgelenk angewendet, um zwischen einem Fußabschnitt eines künstlichen Beins und einem Beinabschnitt desselben den Fußabschnitt mit dem Beinabschnitt zu verbinden. Der Fußabschnitt des künstlichen Beins weist einen oberen Endabschnitt auf, welcher mit einem sich lateral erstreckenden Durchgangsloch ausgebildet ist. Demgegenüber weist der Beinabschnitt des künstlichen Beins ein unteres Ende desselben auf, welches sich in zwei Arme derart verzweigt, dass eine Halterung ausgebildet wird, deren Arme jeweils ein Loch aufweisen, welches durch diese an einer Stelle ausgebildet ist, welche einer Öffnung des sich lateral durch den Fußabschnitt erstreckenden Durchgangslochs entspricht. Bei dieser künstlichen Gelenkvorrichtung ist eine Achse durch die Löcher der Halterung sowie durch das Durchgangsloch des Fußabschnitts eingepasst, welche zueinander in Flucht angeordnet sind, wodurch der Fußabschnitt und der Beinabschnitt in der Lage sind, eine Schwenkbewegung in Bezug zueinander nur in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung um eine horizontale Achse durchzuführen.An artificial joint device was conventionally eg in the Japanese Patent Laid-Open (Kokai) No. 11-345 disclosed. The artificial joint device is applied to an ankle joint to connect the leg section with the leg section between a leg section of an artificial leg and a leg section thereof. The foot portion of the artificial leg has an upper end portion formed with a laterally extending through hole. On the other hand, the leg portion of the artificial leg has a lower end thereof which is branched into two arms so as to form a bracket whose arms each have a hole formed therethrough at a position which laterally penetrates an opening thereof corresponds to the foot portion extending through hole. In this artificial hinge device, an axle is fitted through the holes of the bracket as well as through the through hole of the leg section, which are aligned with each other, whereby the leg section and the leg section are capable of pivoting relative to each other only in the forward-backward direction. Direction to perform a horizontal axis.

Gemäß der obigen künstlichen Gelenkvorrichtung kann aufgrund dessen, dass dem Fußabschnitt und dem Beinabschnitt gestattet ist, eine Schwenkbewegung in Bezug zueinander um die horizontale Achse nur in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung durchzuführen, der Fußgelenkabschnitt selbst dann nicht verdreht werden, wenn eine das künstliche Bein tragende Person während des Gehens versucht, nach links oder rechts zu drehen, was das Durchführen der Drehbewegung schwierig macht. Eine Kombination einer seriellen Verbindung mit drei oder mehr Freiheitsgraden und eines Elektromotors, welche als ein Gelenkabschnitt eines Robotergliedmaßes verwendet wird, ist als eine künstliche Gelenkvorrichtung im Stande, die Verdrehbewegung durchzuführen. Jedoch benötigt diese Art einer künstlichen Gelenkvorrichtung wenigstens drei Elektromotoren, um die drei oder mehr Freiheitsgrade sowie gleichzeitig die Halterung des Gewichts der Komponenten des Roboters sicherzustellen. Dies vergrößert die Größe einer Stromversorgung und jene der gesamten Vorrichtung, was zu erhöhten Herstellungskosten der Vorrichtung führt. Ferner erschweren die vergrößerte Vorrichtungsgröße und das Erfordernis der Stromversorgung, die Vorrichtung auf eine prothetische Gliedmaße anzuwenden.According to the above artificial Articulating device may be due to the fact that the foot section and the leg portion is allowed to pivot in relation to to each other about the horizontal axis only in the forward-backward direction perform, the ankle section not be twisted even if one is the artificial one Leg wearing person during of walking trying to turn left or right, what to do the Makes turning difficult. A combination of a serial connection with three or more degrees of freedom and an electric motor, which is used as a joint portion of a robot limb is, as an artificial one Hinge device capable of performing the twisting movement. however needed this kind of artificial Hinge device at least three electric motors to the three or more degrees of freedom and at the same time the holder of the weight to ensure the components of the robot. This enlarges the Size one Power supply and that of the entire device, resulting in increased production costs the device leads. Furthermore, the increased device size and the make it difficult Requirement of power supply, the device on a prosthetic appendage apply.

Aus der Druckschrift US 5,740,699 A ist ein ausdehnbarer Handgelenkmechanismus bekannt, welcher zwei über drei ausdehnbare Stellglieder verbundene Verbindungsgliedanbringungsabschnitte sowie ein ausdehnbares Verbindungsglied umfasst, wobei die Stellglieder und das ausdehnbare Element jeweils an ihren Enden an einem entsprechenden Verbindungsgliedanbringungsabschnitt durch beispielsweise ein Gelenk derart angebracht sind, dass die zwei Anbringungsabschnitte relativ zueinander um zwei Achsen, nämlich eine Querachse und eine Hochachse, geschwenkt werden können, während eine Rotation gegeneinander verhindert wird. Die drei Stellglieder werden durch drei an ihnen vorgesehenen Motoren angetrieben, sodass eine Steuerung/Regelung der Motoren es ermöglicht, die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte zueinander zu orientieren sowie den Abstand zwischen den Verbindungsgliedanbringungsabschnitten einzustellen.From the publication US 5,740,699 A An expandable wrist mechanism is known which comprises two link attachment sections connected by three expandable actuators and an expandable link, the actuators and expandable member each being attached at their ends to a respective link attachment section by, for example, a hinge such that the two attachment sections rotate relative to one another two axes, namely a transverse axis and a vertical axis, can be pivoted while preventing rotation against each other. The three actuators are driven by three motors provided to them, so that control of the motors makes it possible to orient the link attachment portions to each other as well as to adjust the distance between the link attachment portions.

Außerdem ist aus der EP 0 112 099 A eine robotische Gliedmaße bekannt, welche im Unterschied zum vorstehend beschriebenen Mechanismus zwei Stellglieder und eine Verbindungschiene umfasst, welche direkt mit einem Verbindungsgliedanbringungsabschnitt fixiert ist und eine konstante Länge aufweist. Auf diese Art und Weise gestattet diese Gliedmaße den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten, in allen Richtungen verschwenkt zu werden, während dessen der Abstand zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten konstant bleibt.Moreover, from the EP 0 112 099 A a robotic limb is known, which, unlike the mechanism described above, comprises two actuators and a connecting rail fixed directly to a link mounting section and having a constant length. In this way, this limb allows the two link attachment portions to be pivoted in all directions, during which the distance between the two link attachment portions remains constant.

Überblick der ErfindungOverview of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine künstliche Gelenkvorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglicht, eine/ein prothetische Gliedmaße oder Verbindungsglied zu realisieren, welches in der Lage ist, auf die Gliedmaße einwirkende Stöße zu dämpfen.It Object of the invention, an artificial joint device which makes it possible a prosthetic limb or link to realize which is able to on the appendage to dampen impacting impacts.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Parallelverbindung gemäß dem Anspruch 1. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Parallelverbindung zum Verbinden zweier voneinander beabstandeter Verbindungsgliedanbringungsabschnitte, umfassend: ein fixiertes Verbindungsglied, welches mit einem seiner Enden an einem der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte fixiert ist, ein Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk zum Verbinden eines anderen Endes des fixierten Verbindungsglieds mit einem anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte derart, dass ein Winkel des fixierten Verbindungsglieds in Bezug auf den anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann; eine Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern, welche sich zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken; und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche gegenüberliegende Enden der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern jeweils mit den Verbindungsglied anbringungsabschnitten derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jede gewünschte Richtung geändert werden können.The above object is achieved by a parallel connection according to claim 1. A preferred embodiment comprises a parallel connection for connecting two spaced link attachment sections, comprising: a fixed link fixed at one of its ends to one of the link attachment sections, a fixed link linkage for connecting another end of the fixed link to another of the link attachment such that an angle of the fixed link with respect to the other of the link attachment portions can be changed in any desired direction; a plurality of expandable links extending between the two link attachment sections in an expandable / contractible manner; and a plurality of expandable link joints connecting opposite ends of the plurality of expandable link members respectively to the link attachment portions such that respective angles of each expandable link with respect to the link attachment portions may be changed in any desired direction.

Gemäß dieser Parallelverbindung ist ein Ende des fixierten Verbindungsgliedes mit einem der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte fixiert. Demnach ist es durch solide und robuste Ausgestaltung des fixierten Verbindungsglieds möglich, den Hauptteil der Druckbelastung oder Zugbelastung, welche durch das fixierte Verbindungsglied auf wenigstens einen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte ausgeübt wird, zu tragen. Da jedes der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern seine entgegengesetzten Enden über seine zugehörigen Ausdehnbare-Verbindungsglied-Gelenke mit den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten jeweils derart verbunden hat, dass die Winkel derselben in Bezug auf die zugehörigen Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jede gewünschte Richtung geändert werden können, wird ferner keine Biegespannung auf die ausdehnbaren Verbindungsglieder ausgeübt, sondern es wird nur eine Druckbelastung und/oder eine Zugbelastung auf diese ausgeübt. Dies ermöglicht es, ausdehnbare Verbindungsglieder mit relativ geringer Belastbarkeit und Steifigkeit zu verwenden, wodurch das Gewicht der Parallelverbindung verringert wird. Außerdem sind das andere Ende des fixierten Verbindungsglieds und die gegenüberliegenden Enden der ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils mit dem zugehörigen Verbindungsgliedanbringungsabschnitt über das Fixierte-Verbindungsglied-Gelenk oder das Ausdehnbare-Verbindungsglied-Gelenk derart verbunden, dass der Winkel derselben in Bezug auf den Verbindungsgliedanbringungsabschnitt in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann, was einen großen Freiheitsgrad bei dem Winkel der Relativbewegung zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten sicherstellt, wodurch zwischen diesen beispielsweise eine Verdrehbewegung ermöglicht wird.According to this Parallel connection is one end of the fixed link fixed with one of the link mounting portions. Therefore It is due to solid and robust design of the fixed link possible, the main part of the compressive load or tensile load caused by the fixed link on at least one of the link attachment sections exercised is going to wear. Because each of the plurality of expandable links its opposite ends over its associated extensible link joints with the two link mounting portions each such has the angles thereof with respect to the associated link attachment portions in any desired Changed direction can be Further, no bending stress is applied to the expandable links applied but it is only a compressive load and / or a tensile load exercised on these. this makes possible it, expandable links with relatively low load capacity and to use rigidity, reducing the weight of the parallel connection is reduced. Furthermore are the other end of the fixed link and the opposite Ends of the expandable links each with the associated link mounting portion over the Fixed-link joint or the expandable link joint such that the Angle thereof with respect to the link mounting section in any direction you want changed which can be a great degree of freedom at the angle of relative movement between the two link attachment portions ensures, between them, for example, a twisting motion allows becomes.

Gemäß der Erfindung umfasst die Parallelverbindung Drängungselemente, welche jeweils in der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern vorgesehen sind, wobei jedes Drängungselement den Zweck hat, ein zugehöriges Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder in wenigstens einer Richtung zu drängen, welche entgegengesetzt ist zu Richtungen, in denen das ausdehnbare Verbindungsglied dann sich ausdehnt und zusammenzieht, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied sich ausdehnt und zusammenzieht.According to the invention The parallel connection includes urging elements, respectively provided in the plurality of expandable links are, with each urging element has the purpose, an associated Link of the expandable links in at least to push a direction, which is opposite to directions in which the expandable Link then expands and contracts, if that expandable link expands and contracts.

Da jedes ausdehnbare Verbindungsglied durch das zugehörige Drängungselement in einer Richtung oder in Richtungen entgegengesetzt zu der Ausdehnungsrichtung und/oder der Zusammenziehrichtung gedrängt wird, ist es demgemäß möglich, einen über die ausdehnbaren Verbindungsglieder zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten übermittelten Stoß durch die Drängungskräfte zu reduzieren. Da der Betrag des Zusammenziehens oder des Ausdehnens der ausdehnbaren Verbindungsglieder größer ist, ist ferner die Drängungskraft des zugehörigen Drängungselements erhöht, sodass der Bewegungsbereich des ausdehnbaren Verbindungsglieds genau begrenzt werden kann, um die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte davor zu bewahren, sich weiter als erforderlich zu bewegen. Demzufolge ist es möglich, selbst wenn die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte beispielsweise entlang einer gekrümmten Oberfläche oder eines dreidimensionalen Objekts bewegt werden, das Auftreten einer Taumelbewegung zu verhindern, wodurch ein exzellentes Nachfolgeverhalten beibehalten wird.There each expandable link through the associated urging member in one direction or in directions opposite to the direction of extension and / or the direction of contraction is pushed, it is accordingly possible, one over the expandable links between the two link attachment sections Push through to reduce the urging forces. As the amount of contraction or expansion of the expandable links is bigger, is also the urging force of the associated Drängungselements elevated, so that the range of movement of the expandable link is accurate can be limited to the link attachment portions to keep from moving further than necessary. As a result, Is it possible, For example, even if the link attachment portions are along a curved surface or a three-dimensional object to be moved, the occurrence to prevent a wobble, resulting in an excellent follow-up behavior is maintained.

Das fixierte Verbindungsglied umfasst vorzugsweise ein stoßdämpfendes Element zum Dämpfen eines Stoßes, welcher zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten übertragen wird.The fixed link preferably comprises a shock absorbing Element for steaming a push, which transmit between the two link mounting sections becomes.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, einen zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten über das fixierte Verbindungsglied übertragenen Stoß durch das stoßdämpfende Element zu dämpfen.According to this preferred embodiment Is it possible, one between the two link mounting portions over the fixed one Transfer link Push through that shock-absorbing Dampen element.

Vorzugsweise ist die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern gleich drei ausdehnbare Verbindungsglieder.Preferably For example, the plurality of expandable links are three expandable links.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es aufgrund dessen, dass die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte miteinander über wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder und das fixierte Verbindungsglied verbunden sind, dann, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils beispielsweise durch ein Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen angetrieben werden, möglich, ausdehnbare Verbindungsglieder in einer Art und Weise derart anzutreiben, dass die ausdehnbaren Verbindungsglieder die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in entsprechende entgegengesetzte Rotationsrichtungen verdrehen.According to this preferred embodiment it is because of that that the two link mounting portions at least over each other three expandable links and the fixed link are connected, when the expandable links each for example, by an actuator for expansion and contraction be driven, possible, to drive expandable links in such a way the expandable links provide the two link attachment portions rotate in corresponding opposite directions of rotation.

Weiter bevorzugt ist, dass die wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder derart angeordnet sind, dass Verbindungsabschnitte derselben, welche wenigstens mit einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte verbunden sind, nicht auf wenigstens einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte auf einer Linie liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch die Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist.Further it is preferred that the at least three expandable links are arranged such that connecting portions of the same, which at least with one of the two link mounting sections not on at least one of the two link attachment portions lie on a line, and that a connecting portion of the fixed Link is positioned within a polygon, which through the connecting portions of the at least three expandable ones Connecting links is defined as vertices.

Da wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder derart angeordnet sind, dass ihre Verbindungsbereiche, welche mit wenigstens einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte verbunden sind, nicht auf einer Linie auf dem Verbindungsgliedanbringungsabschnitt liegen und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch die Verbindungsbereiche der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die Parallelverbindung in ihrer Größe kompakt zu gestalten, die in der Lage ist, die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in die jeweiligen entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen, wie dies oben beschrieben wurde. Ferner kann eine Antriebskraft, welche zum Veranlassen des Verdrehbetriebs erforderlich ist, reduziert werden, was zur Förderung der Betriebseffizienz beiträgt.There at least three expandable links arranged such are that their connecting areas, which with at least one of the two link attachment portions are not connected lie in line on the link mounting section and that a connecting portion of the fixed link is positioned within a polygon passing through the connection areas the at least three expandable links as vertices is defined, it is according to this preferred embodiment possible, to make the parallel connection compact in size, the is capable of the two link mounting portions to twist in the respective opposite directions of rotation, as described above. Furthermore, a driving force, which is required for initiating the Verdrehbetriebs reduced be what to promote the operating efficiency contributes.

Weiter bevorzugt ist, dass die Parallelverbindung ferner umfasst eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle jedem Stellglied zugeführt wird.Further it is preferred that the parallel connection further comprises a drive source, Actuators, which have the purpose, each an associated link the at least three expandable links for expansion and contraction by a driving force supplied from the drive source to drive, and a control means for controlling the Driving force, which, starting from the drive source each actuator supplied becomes.

Da das Steuer-/Regelmittel eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen jedes der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder vermittels des Stellglieds steuern/regeln kann, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die ausdehnbaren Verbindungsglieder anzutreiben, um die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in die entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen, wie dies oben beschrieben wurde, zu verdrehen. Folglich kann die Parallelverbindung auf einen Roboter sowie auf eine Industriemaschine, welcher/welche eine derartige Verdrehbewegung benötigt, angewendet werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann dann, wenn das fixierte Verbindungsglied solide und robust ausgebildet ist, der Hauptteil der Druckbelastung sowie der Zugbelastung, welche auf wenigstens einen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte wirkt, tragen, was eine Reduzierung der Antriebskräfte ermöglicht, die den Stellgliedern zum Antreiben der ausdehnbaren Verbindungsglieder zugeführt wird, und wodurch zur Reduzierung des Energieverbrauchs beigetragen wird.There the control means an expansion and contraction of each the at least three expandable links by means of It can control according to this preferred embodiment possible, to drive the expandable links to the two link attachment sections in the corresponding opposite directions of rotation, such as as described above, to twist. Consequently, the parallel connection on a robot and on an industrial machine, which / which such a twisting motion needed to be applied. As has been described above, when the fixed link solid and robust, the main part of the pressure load and the tensile load applied to at least one of the link attachment sections acts, carrying what allows a reduction of the driving forces, the actuators for driving the expandable links supplied and thereby reducing energy consumption becomes.

Das Stellglied ist weiter bevorzugt ein elektrisches Stellglied, welches derart konfiguriert ist, dass es dann Regenerationsenergie erzeugt, wenn das zugehörige ausdehnbare Verbindungsglied durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die Parallelverbindung ferner umfasst einen Akkumulator zum Speichern der Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied erzeugt wurde.The Actuator is more preferably an electric actuator, which is configured so that it then generates regeneration energy, if the associated expandable link extended and contracted by an external force , wherein the parallel connection further comprises an accumulator for storing the regeneration energy generated by the electric Actuator was generated.

Da die elektrischen Stellglieder in der Lage sind, Regenerationsenergie dann zu erzeugen, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder durch äußere Kräfte ausgedehnt und zusammengezogen werden, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die Regenerationsenergie als elektrische Energie zum Antreiben der elektrischen Stellglieder zu verwenden. Dies ermöglicht es, sowohl die Größe einer Stromversorgung als auch die Betriebskosten zu reduzieren, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten der Parallelverbindung beiträgt.There the electric actuators are capable of regeneration energy then generate when the expandable links extended by external forces and contracted, it is possible according to this preferred embodiment, the Regeneration energy as electrical energy for driving the electric To use actuators. This allows both the size of a Power supply as well as reduce operating costs, resulting too a reduction in the manufacturing cost of the parallel connection contributes.

Gemäß einer Ausführungsform ist ferner eine künstliche Gelenkvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
zwei voneinander beabstandete Gliedmaße-Elemente sowie eine Parallelverbindung, welche die zwei Gliedmaße-Elemente verbindet.
According to one embodiment, there is further provided an artificial joint device comprising:
two spaced limb elements and a parallel link connecting the two limb elements.

Da die zwei Gliedmaße-Elemente durch die Parallelverbindung verbunden sind, ist es gemäß dieser künstlichen Gelenkvorrichtung möglich, den Freiheitsgrad bei dem Winkel der Relativbewegung zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen auf ein Niveau zu erhöhen, welches ähnlich ist zu jenem eines Gelenks eines lebenden Körpers, was mittels der künstlichen Gelenkvorrichtung des herkömmlichen künstlichen Beins bisher unerreichbar war. Im Unterschied zu einer künstlichen Gelenkvorrichtung des Typs mit einer seriellen Verbindung, wie sie üblicherweise z.B. bei einem Roboter verwendet wird, kann ferner die künstliche Gelenkvorrichtung gemäß diesem Aspekt unter Verwendung der Parallelverbindung, die einfacher und weniger teuer ist als die serielle Verbindung, realisiert werden, und zwar ohne dass dazu irgendeine Stromversorgung oder ein elektrischer Motor verwendet wird.There the two limb elements are connected by the parallel connection, it is according to this artificial Joint device possible, the degree of freedom at the angle of relative movement between the two limb elements to increase to a level which is similar is to that of a joint of a living body, what by means of the artificial Hinge device of conventional artificial Leg was previously unreachable. Unlike an artificial one Hinge device of the type with a serial connection, as is common e.g. used in a robot, furthermore, the artificial Articulation device according to this Aspect using the parallel connection, the simpler and less expensive than the serial connection, be realized and without this to any power or electrical Engine is used.

Die Parallelverbindung umfasst bevorzugt ein fixiertes Verbindungsglied, welches mit einem seiner Enden an einem der Gliedmaße-Elemente fixiert ist, ein Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk zum Verbinden eines anderen Endes des fixierten Verbindungsglieds mit einem anderen der Gliedmaße-Elemente derart, dass ein Winkel des fixierten Verbindungsglieds in Bezug auf das andere der Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann; eine Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern, welche sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken; und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche gegenüberliegende Enden der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jede gewünschte Richtung geändert werden können.The parallel connection preferably comprises a fixed link, which is fixed with one of its ends to one of the limb elements, a fixed-link joint to Connecting another end of the fixed link to another of the limb members such that an angle of the fixed link with respect to the other of the limb members can be changed in any desired direction; a plurality of expandable links extending between the two limb members in an expandable / contractible manner; and a plurality of expandable link joints connecting respective opposite ends of the plurality of expandable links to the limb elements such that corresponding angles of each expandable link with respect to the limb elements may be changed in any desired direction.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, das Gewicht der künstlichen Gelenkvorrichtung zu reduzieren und einen hohen Freiheitsgrad derselben zu erhalten. Demnach ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf beispielsweise ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, möglich, das Gewicht des künstlichen Beins zu reduzieren, und zur gleichen Zeit ermöglicht das künstliche Gelenk der bevorzugten Ausführungsform im Unterschied zu dem künstlichen Gelenk des herkömmlichen künstlichen Beins einem Benutzer während sein Gewicht durch das künstliche Bein getragen wird beispielsweise eine Verdrehbewegung oder dgl. zwischen einem Beinabschnitt und einem Fußabschnitt in ähnlicher Weise wie bei einem Fußgelenk eines lebenden Beins durchzuführen. Dies ermöglicht dem Benutzer eine gleichmäßigere und natürlichere Bewegung nicht nur beim Geradeausgehen durchzuführen, sondern ebenfalls bei einem nach Links- oder Rechtsdrehen während des Gehens. In ähnlicher Weise kann das Gewicht des künstlichen Arms dann reduziert werden, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein Handgelenk eines künstlichen Arms angewendet wird, und zur gleichen Zeit ermöglicht das künstliche Gelenk, eine Verdrehbewegung oder dgl. zwischen einem Armabschnitt und einem Handabschnitt durchgeführt zu werden. Kurz gesagt ermöglicht das künstliche Gelenk, den Freiheitsgrad bei dem Winkel der Bewegung zwischen dem Armabschnitt und dem Handabschnitt zu erhöhen.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the weight of the artificial Reduce joint device and a high degree of freedom of the same to obtain. Accordingly, it is when the artificial joint device on for example an ankle an artificial one Leg is applied, possible the weight of the artificial leg to reduce, and at the same time allows the artificial Joint of the preferred embodiment unlike the artificial one Joint of the conventional artificial Leg to a user during his weight through the artificial Leg is worn, for example, a twisting movement or the like. between a leg portion and a foot portion in similar Way like an ankle to perform a live leg. this makes possible the user a more even and more natural Exercise not only when going straight, but also at one after turning left or right while walking. In similar Way, the weight of the artificial Arms are then reduced when the artificial joint device for example applied to a wrist of an artificial arm, and at the same time allows the artificial joint, a twisting movement or the like between an arm portion and a Hand section performed to become. In short, possible the artificial joint, the degree of freedom at the angle of movement between the arm portion and to raise the hand section.

Die künstliche Gelenkvorrichtung umfasst zudem weiter bevorzugt Drängungselemente, welche jeweils in der Mehrzahl von ausdehnbaren Gelenken vorgesehen sind, wobei jedes den Zweck hat, ein zugehöriges Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder in wenigstens einer Richtung zu drängen, welche entgegengesetzt ist zu Richtungen, bei denen das ausdehnbare Verbindungsglied dann sich ausdehnt und zusammenzieht, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied sich ausdehnt und zusammenzieht.The artificial Articulating device also more preferably comprises urging elements, each provided in the plurality of expandable joints are, each having the purpose of an associated link of the expandable links in at least one direction to urge which is opposite to directions where the expandable link then it expands and contracts when the expandable link expands and contracts.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, einen zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen über die ausdehnbaren Verbindungsglieder übertragenen Stoß zu dämpfen. Dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf beispielsweise ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, dienen folglich die Drängungselemente dazu, einen Stoß abzuschwächen, welcher ausgehend von dem künstlichen Bein zu dem lebenden Körper des Benutzers über die ausdehnbaren Verbindungsglieder dann übertragen wird, wenn der Benutzer das künstliche Bein auf einen Boden, einer Straßenoberfläche oder dgl. (nachfolgend einfach als "der Boden" bezeichnet) stellt, um dadurch die Belastung auf den Benutzer zu reduzieren, welcher das künstliche Bein trägt. Dann, wenn die Drängungselemente die zugehörigen ausdehnbaren Verbindungsglieder bei ihrem Zusammenziehen drängen, und zwar in einer Richtung, welche entgegengesetzt ist zu der Zusammenziehrichtung, im Falle, dass der Benutzer sein künstliches Bein während des Gehens von dem Boden anhebt, können zudem Drängungskräfte, welche das künstliche Bein drängen, gegen den Boden zu treten, erhalten werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine von dem gehenden lebenden Körper ausgehende Tretkraft zu reduzieren, wodurch weiter die Belastung auf den das künstliche Bein tragenden Benutzer reduziert wird und ermöglicht wird, dass der Benutzer eine gleichmäßigere Gehbewegung durchführt. Die erforderliche Nachfolgefähigkeit und Haltekraft kann sogar dann durch die Drängungskräfte der Drängungselemente sichergestellt werden, wenn die Gehbewegung es erforderlich macht, dass beispielsweise im Fall des Herauf- oder Herabgehens einer Steigung der Winkel des Fußgelenks einer Straßenoberfläche nachfolgt sowie eine geeignete Haltekraft des Fußgelenks vorhanden ist.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, one between the two limb elements over the extensible links transmitted Push to dampen. Then, if the artificial Articular device on, for example, an ankle of an artificial As a result of which the leg is applied, the urging elements serve as one To mitigate shock, which starting from the artificial Leg to the living body the user over the expandable links are then transmitted when the user the artificial one Leg on a floor, a road surface or the like. (Hereafter simply as "the Floor ") to reduce the burden on the user, which is the artificial one Leg wearing. Then, when the urging elements the associated pushing expandable links as they contract, and although in a direction opposite to the direction of contraction, in the case that the user has his artificial leg during the Going up from the ground can also urging forces, which the artificial one Crowd leg, to be kicked against the ground. In this way Is it possible, one of the walking living body to reduce outgoing treading force, thereby further reducing the burden on which the artificial Leg wearing user is reduced and allows the user a more even walking motion performs. The required follow-up ability and holding force can be ensured even by the urging forces of the urging members if the walking motion requires it, for example in the case of going up or down a slope, the angle of the ankle a road surface follows and a suitable holding force of the ankle is present.

Das fixierte Verbindungsglied umfasst bevorzugter ein stoßdämpfendes Element zum Dämpfen eines Stoßes, welcher zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen übertragen wird.The fixed link more preferably comprises a shock-absorbing Element for damping a shock which is transmitted between the two limb elements.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, einen Stoß, welcher zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen über das fixierte Verbindungsglied übertragen wird, zu dämpfen. Demnach ist es möglich dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein künstliches Bein angewendet wird, einen Stoß, welcher ausgehend von dem künstlichen Bein auf einen lebenden Körper des Benutzers über das fixierte Verbindungsglied dann übertragen wird, wenn der Benutzer das künstliche Bein auf den Boden setzt, zu reduzieren, um dadurch weiter die Belastung auf den Benutzer des künstlichen Beins zu verringern.According to this preferred embodiment, the same advantageous effects as provided by the above parallel connection can be obtained. In particular, it is possible to damp a shock transmitted between the two limb members via the fixed link. Thus, it is possible, for example, when the artificial joint device to an artificial leg is turned to reduce a shock, which is transmitted from the artificial leg to a living body of the user via the fixed link then when the user sets the artificial leg on the ground, thereby further the burden on the user of the artificial Reduce leg.

Die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern ist weiter bevorzugt wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder.The A plurality of expandable links is further preferred at least three expandable links.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie die vorstehende Parallelverbindung bereitstellt, erhalten werden. Insbesondere ist es dann, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils beispielsweise durch ein Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen angetrieben werden, möglich, die ausdehnbaren Verbindungsglieder derart zu betreiben, dass die zwei Gliedmaße-Elemente in entsprechende entgegengesetzte Rotationsrichtungen verdreht werden und dass eine automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Gelenkvorrichtung mit einem derartigen Verdreh-Vermögen realisiert wird.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects as the above parallel connection to be obtained. In particular, it is when the expandable Each link, for example, by an actuator for Stretching and contraction can be driven, possible, the expandable To operate links such that the two limb elements be rotated in corresponding opposite directions of rotation and that an automatically controlled artificial joint device is realized with such twisting assets.

Die wenigstens drei ausziehbaren Verbindungsglieder sind weiter derart vorzugsweise angeordnet, dass ihre Verbindungsbereiche, welche wenigstens mit einem Element der zwei Gliedmaße-Elemente verbunden sind, nicht auf einer Linie auf wenigstens einem der zwei Gliedmaße-Elemente liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist.The at least three extendable links continue to be so preferably arranged that their connection areas, which at least associated with an element of the two limb elements, not on a line on at least one of the two limb elements lie, and that a connecting portion of the fixed link is positioned within a polygon through connecting sections the at least three expandable links as vertices is defined.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, die automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Gelenkvorrichtung in ihrer Größe kompakt zu gestalten, welche in der Lage ist, die zwei Gliedmaße-Elemente in die entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen. Zudem kann eine Antriebskraft, welche zum Veranlassen der Verdrehbewegung erforderlich ist, reduziert werden, was zu einer Förderung der Betriebseffizienz beiträgt.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the automatically controlled artificial joint device compact in size too which is able to shape the two limb elements to rotate in the corresponding opposite directions of rotation. In addition, a driving force which causes the twisting movement is required to be reduced, resulting in a promotion the operating efficiency contributes.

Die künstliche Gelenkvorrichtung umfasst weiter bevorzugt eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche jeweils zum Zweck haben, ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine Antriebskraft, welche von der Antriebsquelle zugeführt wird, anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche jedem Stellglied ausgehend von der Antriebsquelle zugeführt wird.The artificial Articulating device more preferably comprises a drive source, Actuators, each having the purpose of an associated link the at least three expandable links for expansion and contraction by a driving force generated by the drive source supplied to drive and a control means to control the driving force, which each actuator from the drive source supplied becomes.

Gemäß dieser Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, die zwei Gliedmaße-Elemente in den entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen.According to this embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the two limb elements to rotate in the corresponding opposite directions of rotation.

Demnach ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, möglich, sowohl dem Benutzer zu gestatten, ein Verdrehen eines Winkels desselben sowie eine Drehbewegung beim Gehen gleichmäßig durchzuführen, als auch ein automatisch gesteuertes/geregeltes künstliches Bein mit einem derartigen Verdreh-Vermögen zu realisieren. Dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk des Fußballens des künstlichen Beins angewendet wird, ermöglicht das künstliche Bein dennoch eine gleichmäßigere Drehbewegung beim Gehen, sodass es möglich ist, die Bewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins an jene eines lebenden Beins anzunähern. Daneben ist es durch solide und robuste Ausgestaltung des fixierten Verbindungsglieds, wie dies vorstehend beschrieben wurde, möglich, das fixierte Verbindungsglied zu veranlassen, die Gewichtslast eines Benutzers zu tragen, was es gestattet, die Antriebskräfte, welche den Stellgliedern zugeführt wird, zu reduzieren, wodurch zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs durch das automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Bein beigetragen wird. Auf ähnliche Art und Weise ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Handgelenk oder ein Gelenk eines Handballens eines künstlichen Arms angewendet wird, möglich, eine automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Hand oder einen automatisch gesteuerten/geregelten Arm zu realisieren. Die Verwendung der künstlichen Gelenkvorrichtung ermöglicht es, nicht nur die Bewegung der künstlichen Hand oder des Arms zu jener einer lebenden Hand oder eines lebenden Arms anzunähern, sondern ebenfalls den Energieverbrauch zu reduzieren. Zudem ist es möglich, dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf eine Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, die gleichen Effekte, wie sie oben beschrieben wurden, zu erhalten.Therefore is it when the artificial joint device for example, on an ankle artificial Leg is applied, possible, both to allow the user to twist an angle of the same as well as to perform a rotary motion while walking evenly, as also an automatically controlled / regulated artificial leg with such Twist assets to realize. Then, if the artificial Articular device on a joint of artificial leg football is applied the artificial leg Nevertheless, a more even rotational movement Go, so it's possible is the movement of automatically controlled / regulated artificial leg to approximate those of a living leg. Beside it is through solid and robust design of the fixed link, as described above, possible the fixed link to cause the weight load of a user to wear what it allows the driving forces, which fed to the actuators will reduce, thereby reducing energy consumption contributed by the automatically controlled / controlled artificial leg. On similar Way it is when the artificial joint device on a wrist or joint of a handball of an artificial one Arms is applied, possible an automatically controlled / controlled artificial hand or an automatically controlled / regulated To realize arm. The use of the artificial joint device allows it, not just the movement of the artificial Hand or arm to that of a living hand or a living one To approach Arms, but also to reduce energy consumption. In addition is it is possible then, if the artificial Articulated device applied to a limb of a robot becomes the same effects as described above receive.

Das Stellglied ist am bevorzugtesten ein elektrisches Stellglied, welches derart konfiguriert ist, dann Regenerationsenergie zu erzeugen, wenn das zugehörige ausziehbare Verbindungsglied durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner einen Akkumulator umfasst, welcher den Zweck hat, Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied erzeugt wurde, zu speichern.The Actuator is most preferably an electric actuator, which is configured to then generate regeneration energy if the associated extendible link extended and contracted by an external force being, being the artificial Articulating device further comprises an accumulator, which the Purpose has, regeneration energy, which by the electric actuator was created to save.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Es ist demnach dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf eine prothetische Gliedmaße oder eine Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, möglich sowohl die Größe der Stromversorgung als auch die Höhe der laufenden Kosten zu reduzieren, was zur Reduzierung der Kosten der prothetischen Gliedmaße oder des Roboters beiträgt.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects, as by the above parallel connection be provided. It is then, if the artificial one Articular device on a prosthetic limb or a limb of a Robot is applied, possible both the size of the power supply as well as the height reduce running costs, reducing costs the prosthetic limb or the robot contributes.

Die künstliche Gelenkvorrichtung wird bei einem künstlichen Bein und/oder einem künstlichen Arm weiter bevorzugt verwendet, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner ein Betriebswillen-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Betriebswillens eines Benutzers umfasst, um das künstliche Bein und/oder den künstlichen Arm zu betreiben, und wobei das Steuer-/Regelmittel die Stellglieder gemäß dem abgetasteten Betriebswillen steuert/regelt.The artificial Articular device is used in an artificial leg and / or a artificial arm more preferably used, wherein the artificial joint device further, an operation will detection means for detecting an operational will of User includes to the artificial Leg and / or the artificial Arm operate, and wherein the control means the actuators according to the sampled Operational will controls / regulates.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Betriebswillen eines Benutzers, welcher das künstliche Bein und/oder den künstlichen Arm verwendet, durch das Betriebswillen-Erfassungsmittel erfasst, und die Stellglieder werden durch das Steuer-/Regelmittel nach Maßgabe des ertasteten Betriebswillens geregelt/gesteuert. Im Allgemeinen ist die Bewegung eines Gelenks eines lebenden Körpers, insbesondere die Bewegung eines Gelenks einer Gliedmaße kompliziert, sodass dann, wenn eine Parallelverbindung unter Verwendung von Stellgliedern dazu verwendet wird, die komplizierte Bewegung zu imitieren, es möglich ist, die Parallelverbindung direkt durch eine Anweisung oder dgl. von einem Gehirn des Benutzers zu steuern/regeln. Aus diesem Grund ist ein Steuer-/Regelsystem erforderlich zum Erfassen des Betriebswillens des Benutzers ausgehend von Tätigkeiten des Gehirns des Benutzers, der Nerven und/oder der Muskeln, sowie die Parallelverbindung gemäß dem ertasteten Betriebswillen zu steuern/regeln. Demnach ermöglicht die künstliche Gelenkvorrichtung, die Bewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins und/oder künstlichen Arms zu veranlassen, mit einer Bewegung, welche durch den Benutzer beabsichtigt ist, übereinzustimmen oder mit ihr konform zu sein, wodurch der Komfort des künstlichen Beins und/oder künstlichen Arms verbessert wird.According to this preferred embodiment becomes the operational will of a user, which is the artificial one Leg and / or the artificial arm used, detected by the operation will detection means, and the actuators are controlled by the control means in accordance with sensed willingness to operate regulated / controlled. In general the movement of a joint of a living body, especially the movement a joint of a limb complicated, so when using a parallel connection used by actuators, the complicated movement to mimic it possible is the parallel connection directly by an instruction or the like to control a user's brain. That's why a control system required to detect the operational will of the user based on activities of the user's brain, nerves and / or muscles, as well the parallel connection according to the palpated Operational will control. Accordingly, the artificial allows Articular device, the movement of automatically controlled / regulated artificial Leg and / or artificial arms cause it to coincide with a movement intended by the user or to be compliant with it, reducing the comfort of the artificial Leg and / or artificial Arms is improved.

Die Parallelverbindung umfasst vorzugsweise ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied, welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke zum jeweiligen Verbinden der gegenüberliegenden Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds mit den zwei Gliedmaße-Elementen derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.The Parallel connection preferably comprises an inextensible movable Link extending between the two limb elements and two movable link joints for respectively connecting the opposite Ends of the inextensible movable link with the two limb elements such that corresponding angles of the inextensible movable Link in terms of limb elements in any desired Changed direction can be.

Da die gegenüberliegenden Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds mit den zwei Gliedmaße-Elementen jeweils derart verbunden sind, dass die entsprechenden Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, sowohl einen Abstand zwischen den Abschnitten der zugehörigen Gliedmaße-Elemente, die mit dem unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglied verbunden sind, beizubehalten als auch einen überflüssigen Freiheitsgrad der Parallelverbindung zu hemmen sowie eine unnötige Bewegung desselben einzuschränken.There the opposite Ends of the inextensible movable link with the two Limb members are each connected such that the corresponding angles of the inextensible movable link with respect to the limb elements in every desired Changed direction can be is it according to this preferred embodiment possible, both a distance between the sections of the associated limb elements, which is connected to the inextensible movable link are to maintain as well as a redundant degree of freedom of parallel connection inhibit as well as an unnecessary Restrict movement of the same.

Die künstliche Gelenkvorrichtung wird vorzugsweise für einen Halluxabschnitt verwendet, wobei die Parallelverbindung umfasst wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder, welche sich zwischen zwei Gliedmaße-Elementen in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken, und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche jeweils gegenüberliegende Enden der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder mit den Gliedmaße-Elementen derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner umfasst eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche jeweils ein Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle zugeführte Antriebskraft antreiben und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche von der Antriebsquelle zu jedem Stellglied zugeführt wird.The artificial Articular device is preferably used for a Hallux section, wherein the parallel connection comprises at least three expandable ones Connecting links, which are between two limb elements in one extend expandable / contractible manner, and a A plurality of expandable link joints, respectively opposing Ends of the at least three expandable links with the Limb elements like that connect that corresponding angle of each expandable link in terms of limb elements in every desired Changed direction can be being the artificial one Articulating device further comprises a drive source, actuators, which are each a connecting link of the at least three expandable Connecting links for expansion and contraction by one of supplied to the drive source Driving power and a control / regulating means to control / regulate the driving force, which from the drive source to each actuator supplied becomes.

Da die gegenüberliegenden Enden jedes der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart verbunden sind, dass zugehörige Winkel des ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Verbindungsgliedelemente in jede gewünschte Richtung geändert werden können, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, einen hohen Freiheitsgrad eines Gelenks am Fußballen des Fußes (Gelenk an einem Hallux (großer Zeh)) oder eines Gelenks an einem Handballen (Gelenk eines Daumens) zu erhalten. Da der Betrieb der Stellglieder, welche die zugehörigen ausdehnbaren Verbindungsglieder antreiben, durch das Steuer-/Regelmittel gesteuert/geregelt werden, ist es zusätzlich möglich, ein automatisch gesteuertes/geregeltes Gelenk am Ballen des Fußes oder an dem Handballen zu realisieren. Demnach kann dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk am Fußballen (Gelenk eines Haluxes) eines künstlichen Fußes oder Beins angewendet wird, die Bewegung des Halluxes, welche eine wichtige Rolle bei einer während des Gehens durchgeführten Drehbewegung des künstlichen Fußes oder Ballens eine Rolle spielt, an jene eines lebenden Halluxes angenähert werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die die Drehbewegung umfassende Gehbewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Fußes oder Beins an jener eines lebenden Fußes oder Beins anzunähern, wodurch eine gleichmäßige Gehbewegung des künstlichen Fußes oder Beins ermöglicht wird. Auf ähnliche Art und Weise ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk an einem Handballen (Gelenk eines Daumens) einer künstlichen Hand oder Arms angewendet wird, möglich, den Freiheitsgrad bei der Bewegung der automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Hand oder Arms an jenen einer lebenden Hand oder eines Arms anzunähern. Ferner ist es dann möglich, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk einer Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie vorstehend beschrieben wurden, zu erhalten.Since the opposite ends of each of the at least three expandable links are each connected to the limb members such that associated angles of the expandable link with respect to the link members can be changed in any desired direction, it is possible in accordance with this preferred embodiment to provide a high degree of freedom of a joint on the footpad of the foot (joint on a hallux (big toe)) or of a joint on a wrist (joint of a thumb). In addition, since the operation of the actuators driving the associated expandable links is controlled by the control means, it is possible to realize an automatically controlled joint on the ball of the foot or on the palm of the hand. the Thus, when the artificial joint device is applied to a joint on the ball of the foot (joint of a neck) of an artificial foot or leg, the movement of the hallux, which plays an important role in a rotational movement of the artificial foot or bale during walking, may be involved , to be approximated to those of a living Hallux. In this way, it is possible to approximate the rotational movement of the automatically controlled artificial foot or leg to that of a living foot or leg, thereby enabling smooth walking of the artificial foot or leg. Similarly, when the artificial joint device is applied to a wrist on a wrist (joint of a thumb) of an artificial hand or arm, it is possible to adjust the degree of freedom of movement of the automatically controlled artificial hand or arm to those to approach a living hand or an arm. Further, when the artificial joint device is applied to a joint of a limb of a robot, it is possible to obtain the same advantageous effects as described above.

Die Parallelverbindung umfasst weiter bevorzugt ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied, welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke zum Verbinden gegenüberliegender Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.The Parallel connection further preferably comprises an inextensible movable Link extending between the two limb elements and two movable link joints for connecting opposing ones Ends of the inextensible movable link each with the limb elements such that corresponding angles of the inextensible movable Link in terms of limb elements in any desired Changed direction can be.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie diese vorstehend beschrieben wurde, erhalten werden. Da es möglich ist, das Gelenk des Halluxes oder des Handballens ohne Änderung der Länge des Halluxes oder Handballens zu biegen, kann ferner gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Bewegung des Halluxes oder Handballens der automatisch gesteuerten/geregelten prothetischen Gliedmaße weiter an jene des lebenden Halluxes oder Handballens angenähert werden.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects as those described above was obtained. As it is possible is the joint of the hallux or the hand bale without change the length Halluxes or handball to bend, can also according to this preferred embodiment the movement of the hallux or handballing automatically controlled / regulated prosthetic limb be approximated to those of the living Halluxes or handball.

Das Steuer-/Regelmittel steuert/regelt bevorzugt die Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle derart zu dem Stellglied zugeführt wird, dass ein Abstand zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen konstant gehalten wird.The Control means preferably controls the driving force, which from the drive source so to the actuator supplied is that a distance between the two limb elements kept constant becomes.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, weiter die Bewegung des Gelenks des Halluxes oder Handballens der automatisch gesteuerten/geregelten prothetischen Gliedmaße an jene des lebenden Halluxes oder Handballens anzunähern, ohne dass die Anzahl der Komponententeile der prothetischen Gliedmaße erhöht wird.According to this preferred embodiment Is it possible, continue the movement of the joint of the Halluxes or handball the automatically controlled / regulated prosthetic limb to those of the living hallux or handball without the number the component parts of the prosthetic limb is increased.

Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der detaillierten Beschreibung in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.The above and other objects, features and advantages of the invention will be described below in combination with the detailed description with the attached Drawings easier to understand.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Ansicht, welche schematisch den Aufbau des rechten künstlichen Beins zeigt, in dem eine künstliche Gelenkvorrichtung aufgenommen ist, die eine Parallelverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst; 1 Fig. 12 is a view schematically showing the construction of the right artificial leg in which an artificial joint device incorporating a parallel connection according to a first embodiment of the invention is incorporated;

2 ist eine Draufsicht, welche das Positionsverhältnis einer Anbringungsplatte zwischen vier oberen Kugelgelenken und einem Verbindungsabschnitt eines fixierten Verbindungsglieds zeigt; 2 Fig. 12 is a plan view showing the positional relationship of a mounting plate between four upper ball joints and a fixed connection member connecting portion;

3A ist eine Vorderansicht des rechten künstlichen Beins in einem losgelösten Zustand; 3A is a front view of the right artificial leg in a detached state;

3B ist eine Hinteransicht des rechten künstlichen Beins in dem abgelösten Zustand; 3B is a rear view of the right artificial leg in the detached state;

4 ist eine Seitenansicht des rechten künstlichen Beins in dem abgelösten Zustand; 4 Fig. 11 is a side view of the right artificial leg in the detached state;

5A ist eine Seitenansicht des rechten künstlichen Beins in einem Zustand, in welchem dessen Fußgelenk nach vorne während des Gehens gebogen ist; 5A Fig. 13 is a side view of the right artificial leg in a state where its ankle is bent forward while walking;

5B ist eine Seitenansicht des rechten künstlichen Beins in einem Zustand, in welchem das Fußgelenk rückwärts gebogen ist; 5B Fig. 11 is a side view of the right artificial leg in a state in which the ankle is bent backward;

6A ist eine Vorderansicht des rechten künstlichen Beins in einem Zustand, in welchem das Fußgelenk während des Gehens nach links gebogen ist; 6A Fig. 11 is a front view of the right artificial leg in a state in which the ankle is bent to the left while walking;

6B ist eine Vorderansicht des rechten künstlichen Beins in einem Zustand, in welchem das Fußgelenk nach rechts gebogen ist; 6B Fig. 11 is a front view of the right artificial leg in a state in which the ankle is bent to the right;

7A und 7B sind perspektivische Ansichten des rechten künstlichen Beins in einem Zustand, in welchem das Fußgelenk nach links verdreht wird, wenn während des Gehens eine Drehbewegung nach links durchgeführt wird; 7A and 7B Fig. 15 is perspective views of the right artificial leg in a state in which the ankle is turned to the left when turning to the left while walking;

8 ist eine Ansicht, welche schematisch den Aufbau eines künstlichen Beins zeigt, welches eine künstliche Gelenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eingebaut hat; 8th FIG. 12 is a view schematically showing the structure of an artificial leg which is an artificial joint device according to a two-dimensional art th embodiment of the invention has installed;

9A ist eine Ansicht, welche den Aufbau eines automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins zeigt, welches eine künstliche Gelenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung eingebaut hat; 9A Fig. 12 is a view showing the structure of an automatically controlled artificial leg incorporating an artificial joint device according to a third embodiment of the invention;

9B ist eine Ansicht, welche schematisch den Aufbau einer Parallelverbindung für ein Gelenk am Fußballen zeigt; 9B Fig. 12 is a view schematically showing the construction of a parallel connection for a joint on the ball of the foot;

10 ist eine Ansicht, welche schematisch die gesamte Anordnung eines Steuer-/Regelsystems zum Steuern/Regeln von künstlichen Beinen zeigt; 10 Fig. 12 is a view schematically showing the entire arrangement of a control system for controlling artificial legs;

11A und 11B sind Ansichten, welche beim Erklären des Betriebs eines elektrisch angetriebenen künstlichen Muskels nützlich ist; 11A and 11B are views useful in explaining the operation of an electrically driven artificial muscle;

12A ist eine perspektivische Ansicht, welche die Erscheinung eines elektrisch angetriebenen ausdehnbaren Verbindungsglieds zeigt; 12A Fig. 12 is a perspective view showing the appearance of an electrically driven expandable link;

12B ist eine Querschnittsansicht des elektrisch angetriebenen ausdehnbaren Verbindungsglieds der 12A; 12B FIG. 12 is a cross-sectional view of the electrically driven expandable link of FIG 12A ;

12C ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch die Anordnung eines elektrischen Linearmotors zeigt; 12C Fig. 15 is a perspective view schematically showing the arrangement of a linear electric motor;

13 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Variation der künstlichen Gelenkvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und 13 Fig. 12 is a view schematically showing a variation of the artificial joint device according to the third embodiment of the invention; and

14 ist eine Ansicht, welche schematisch den Aufbau eines automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Arms zeigt, welcher eine künstliche Gelenkvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung eingebaut hat. 14 Fig. 12 is a view schematically showing the structure of an automatically controlled artificial arm incorporating an artificial joint device according to a fourth embodiment of the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die Erfindung wird nun im Einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen derselben zeigen, beschrieben.The Invention will now be described in detail with reference to the drawings, which preferred embodiments show the same.

Zunächst in Bezugnahme auf 1 ist schematisch der Aufbau eines künstlichen Beins 1 gezeigt, bei dem eine künstliche Gelenkvorrichtung 2, welche eine Parallelverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst, auf ein Fußgelenk desselben angewendet wird. In der folgenden Beschreibung werden die linke und rechte Seite sowie die vordere und hintere Seite, wie sie von einem das künstliche Bein tragenden Benutzer gesehen werden, als die linke und rechte Seite bzw. die vordere und hintere Seite bezeichnet (insbesondere wird die linke und rechte Seite, wie in 1 zu sehen ist, als die vordere bzw. hintere Seite bezeichnet, und die vordere und hintere Seite, wie sie in der gleichen Art und Weise zu sehen sind, werden als die linke bzw. rechte Seite bezeichnet).Referring first to 1 is schematically the structure of an artificial leg 1 shown in which an artificial joint device 2 , which comprises a parallel connection according to a first embodiment of the invention, is applied to an ankle thereof. In the following description, the left and right sides as well as the front and back sides as seen by a user wearing the artificial leg are referred to as the left and right sides and the front and back sides, respectively Side, as in 1 can be seen as the front and rear sides, respectively, and the front and back sides, as seen in the same manner, are referred to as the left and right sides, respectively).

Wie in der Fig. gezeigt ist, ist das künstliche Bein 1 von der Art, nach der es an einem Bein-Unterknie-Abschnitt eines lebenden Körpers angebracht ist und nach der es als ein rechtes Bein verwendet wird. Das künstliche Bein 1 umfasst einen Fußabschnitt 3 und einen Beinanbringungsabschnitt 4, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung 2 diese Abschnitte durch eine Parallelverbindung 10 verbindet, sowie eine Abdeckung 5. Das künstliche Bein 1, umfassend die künstliche Gelenkvorrichtung 2, wird als Ganzes mit der Abdeckung 5 derart abgedeckt, dass es insgesamt eine Erscheinung ähnlich zu jener eines lebenden Beins aufweist.As shown in the figure, the artificial leg is 1 of the type in which it is attached to a leg-lower knee section of a living body and after which it is used as a right leg. The artificial leg 1 includes a foot section 3 and a leg attachment portion 4 , wherein the artificial joint device 2 these sections through a parallel connection 10 connects, as well as a cover 5 , The artificial leg 1 comprising the artificial joint device 2 , as a whole, comes with the cover 5 so covered as to have an appearance similar to that of a living leg as a whole.

Der Fußabschnitt 3 (Verbindungsgliedanbringungsabschnitt, Gliedmaße-Element) ähnelt in seiner Form einem lebenden Fuß und weist eine ebene obere Stirnfläche auf. Der Beinanbringungsabschnitt 4 umfasst eine ebene Anbringungsplatte 4a sowie ein prothetisches Rohr 4b. Beim Befestigen des künstlichen Beins 1 an einen unteren Bein-Unterknie-Abschnitt (nicht dargestellt) des Benutzers wird die Anbringungsplatte 4a (Verbindungsgliedanbringungsabschnitt, Gliedmaße-Element) mit dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt mittels eines Befestigungsmittels (nicht dargestellt) verbunden, wobei das prothetische Rohr 4b selbst zwischen dem unteren Bein-Unterknie-Abschnitt und der Anbringungsplatte 4a angeordnet ist. Das prothetische Rohr 4b ist beispielsweise aus porösem Silizium gebildet. Dann, wenn die Anbringungsplatte 4a mit dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt verbunden wird, deformiert sich das prothetische Rohr 4b derart, dass es sich dem unteren Bein-Unterknie-Abschnitt anpasst und es den unteren Bein-Unterknie-Abschnitt und die Anbringungsplatte 4a in einem Zustand koppelt, in dem sie davon abgehalten werden, in einem gegenseitigen direkten Kontakt zu stehen. Dies bietet die Möglichkeit, ein unnatürliches und unangenehmes Gefühl des Benutzers abzubauen, wodurch sein Empfinden für ein Tragen des künstlichen Beins verbessert wird.The foot section 3 (Link Attachment Section, Limb Element) is similar in shape to a living foot and has a flat upper face. The leg attachment section 4 includes a flat mounting plate 4a and a prosthetic tube 4b , When fixing the artificial leg 1 to a lower leg knee portion (not shown) of the user becomes the attachment plate 4a (Link attachment portion, limb member) is connected to the living leg-knee elbow portion by means of a fastener (not shown), the prosthetic tube 4b even between the lower leg-lower knee section and the attachment plate 4a is arranged. The prosthetic tube 4b is formed of porous silicon, for example. Then, if the mounting plate 4a is connected to the living leg-lower knee section, deforms the prosthetic tube 4b such that it conforms to the lower leg-lower knee section and the lower leg-lower knee section and the attachment plate 4a in a state where they are prevented from being in direct mutual contact. This provides the opportunity to relieve an unnatural and unpleasant feeling of the user, thereby improving his sense of wearing the artificial leg.

Die Parallelverbindung 10 umfasst ein fixiertes Verbindungsglied 11 und vier ausdehnbare Verbindungsglieder 13. Das fixierte Verbindungsglied 11 weist ein oberes Ende, welches an der Anbringungsplatte 4a fixiert ist, sowie ein unteres Ende auf, welches mit dem Fußabschnitt 3 vermittels eines Kugelgelenks 12 (Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk) verbunden ist. Dieser Aufbau ermöglicht es dem fixierten Verbindungsglied 11, sich in jede gewünschte Richtung in Bezug auf den Fußabschnitt 3 schwenkend zu bewegen. Kurz gesagt weist das fixierte Verbindungsglied 11 wenigstens drei Freiheitsgrade auf.The parallel connection 10 includes a fixed link 11 and four expandable links 13 , The fixed link 11 has an upper end which attaches to the mounting plate 4a is fixed, as well as a lower end on, which with the foot section 3 by means of a ball joint 12 (Fixed-link joint) is connected. This structure allows the fixed link 11 , in any desired direction with respect to the foot section 3 pivoting to move. In short, the fixed verbin dung Member 11 at least three degrees of freedom.

Jedes der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 weist ein oberes Ende, welches mit der Anbringungsplatte 4a vermittels eines oberen Kugelgelenks 14a (Ausdehnbares-Verbindungsglied-Gelenk) verbunden ist, sowie ein unteres Ende auf, welches mit dem Fußabschnitt 3 vermittels eines unteren Kugelgelenks 14b (Ausdehnbares-Verbindungsglied-Gelenk) verbunden ist. Jeweils zwei benachbarte der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 sind derart angeordnet, dass ein Raum (oder ein Abstand) zwischen ihnen progressiv entweder in einer nach oben gerichteten Richtung oder in einer nach unten gerichteten Richtung reduziert ist. Im Einzelnen sind das rechte und linke ausdehnbare Verbindungsglied 13, 13 auf der Vorderseite mit einem Raum zwischen ihnen angeordnet, welcher progressiv in einer nach oben gerichteten Richtung abnimmt, und die oberen Kugelgelenke 14a, 14a sind an den jeweiligen oberen Enden der zwei ausdehnbaren Verbindungsglieder 13, 13 an der unteren Fläche der Anbringungsplatte 4a an zugehörige nahe beieinander liegende Stellen angeordnet. Demgegenüber sind alle zwei ausdehnbaren Verbindungsglieder 13, 13 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung mit einem Raum (Abstand) zwischen ihnen angeordnet, welcher progressiv in der nach unten gerichteten Richtung abnimmt, und die unteren Kugelgelenke 14b, 14b sind an den zugehörigen unteren Enden der zwei ausdehnbaren Verbindungsglieder 13, 13 auf der ebenen oberen Stirnfläche des Fußabschnitts 3 an zugehörige nahe aneinander liegende Stellen angeordnet.Each of the four expandable links 13 has an upper end, which with the mounting plate 4a by means of an upper ball joint 14a (Extensible link joint) is connected, and a lower end, which is connected to the foot section 3 by means of a lower ball joint 14b (Extensible link joint) is connected. Two adjacent each of the four expandable links 13 are arranged such that a space (or a distance) between them is progressively reduced in either an upward direction or a downward direction. Specifically, the right and left extensible links are 13 . 13 arranged on the front side with a space between them progressively decreasing in an upward direction and the upper ball joints 14a . 14a are at the respective upper ends of the two expandable links 13 . 13 on the lower surface of the mounting plate 4a arranged at associated close to each other sites. In contrast, all two expandable links 13 . 13 arranged in the front-rear direction with a space (distance) between them, which progressively decreases in the downward direction, and the lower ball joints 14b . 14b are at the associated lower ends of the two expandable links 13 . 13 on the flat upper face of the foot section 3 arranged at associated close to each other places.

Weiterhin sind, wie in 2 zu sehen ist, die vier oberen Kugelgelenke 14a, welche die zugehörigen oberen Enden der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 mit der Anbringungsplatte 4a verbinden, an der unteren Fläche der Anbringungsplatte 4a derart positioniert, dass sie nicht auf einer Linie angeordnet sind, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds 11, mittels dem das fixierte Verbindungsglied 11 mit der Anbringungsplatte 4a verbunden ist, innerhalb eines Vierecks angeordnet ist, welches definiert ist durch die oberen Kugelgelenke 14a als Eckpunkte.Furthermore, as in 2 you can see the four upper ball joints 14a comprising the associated upper ends of the four expandable links 13 with the mounting plate 4a connect to the lower surface of the mounting plate 4a positioned so that they are not arranged in a line, and that a connecting portion of the fixed link 11 , by means of which the fixed link 11 with the mounting plate 4a is disposed within a quadrilateral, which is defined by the upper ball joints 14a as vertices.

Jedes der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 umfasst einen oberen und einen unteren Zylinder 13a, 13b, welche gleitbar ineinander eingesetzt sind, sowie eine Spiralfeder 13c, welche innerhalb der Zylinder 13a, 13b aufgenommen ist. Der untere Zylinder 13b ist in seinem Durchmesser kleiner als der obere Zylinder 13a und in eine Bohrung des oberen Zylinders 13a eingepasst. Dieser Aufbau ermöglicht es den zwei Zylindern 13a, 13b, relativ zueinander in einer Axialrichtung zu gleiten, wodurch dem ausdehnbaren Verbindungsglied 13 ermöglicht wird, sich axial auszudehnen und zusammenzuziehen.Each of the expandable links 13 includes an upper and a lower cylinder 13a . 13b , which are slidably inserted into each other, and a coil spring 13c which are inside the cylinder 13a . 13b is included. The lower cylinder 13b is smaller in diameter than the upper cylinder 13a and into a hole in the upper cylinder 13a fitted. This structure allows the two cylinders 13a . 13b to slide relative to each other in an axial direction, whereby the expandable link 13 is allowed to expand and contract axially.

Außerdem weist der obere Zylinder 13a ein oberes Ende auf, welches durch einen nicht dargestellten Deckel, an dem das obere Ende der Spiralfeder 13c befestigt ist, verschlossen ist. Der untere Zylinder 13b weist auf ähnliche Art und Weise ein unteres Ende auf, welches durch einen nicht dargestellten Deckel, an dem das untere Ende der Spiralfeder 13c befestigt ist, verschlossen ist. Gemäß diesem Aufbau wird dann, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied 13 sich auf eine Länge ausdehnt, welche größer ist als eine vorbestimmte Referenzlänge, durch eine Bewegung des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 an der Spiralfeder 13c (Drängungselement) gezogen und diese gedehnt, um das ausdehnbare Verbindungsglied 13 in einer Zusammenziehrichtung zu drängen. Andererseits wird dann, wenn sich das ausdehnbare Verbindungsglied 13 zu einer Länge zusammenzieht, welche kleiner ist als die vorbestimmte Referenzlänge, die Spiralfeder 13c durch die Bewegung des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 derart komprimiert, dass das ausdehnbare Verbindungsglied 13 in einer Ausdehnungsrichtung gedrängt wird.In addition, the upper cylinder points 13a an upper end which, through a lid, not shown, on which the upper end of the coil spring 13c is attached, is closed. The lower cylinder 13b Similarly, a lower end, which by a lid, not shown, on which the lower end of the coil spring 13c is attached, is closed. According to this structure, when the expandable link 13 extends to a length greater than a predetermined reference length by movement of the expandable link 13 on the coil spring 13c (Urging member) pulled and stretched to the expandable link 13 to push in a direction of pull together. On the other hand, when the expandable link 13 contracts to a length which is smaller than the predetermined reference length, the coil spring 13c by the movement of the expandable link 13 compressed such that the expandable link 13 is urged in an expansion direction.

Der Betrieb des künstlichen Beins 1, welches wie oben konstruiert ist, wird nun mit Bezugnahme auf die 3A bis 7B beschrieben werden. Es ist anzumerken, dass bei dem künstlichen Bein 1, welches in den Figuren gezeigt ist, ein Schuh 6 dem Fußabschnitt 3 angepasst ist und die Abdeckung 5 sowie das prothetische Rohr 4b der besseren Verständlichkeit halber weggelassen wurden. Zudem ist der lebende untere Bein-Unterknie-Abschnitt, an dem das künstliche Bein 1 befestigt ist, in der Zeichnung weggelassen.The operation of the artificial leg 1 , which is constructed as above, will now be described with reference to FIGS 3A to 7B to be discribed. It should be noted that in the artificial leg 1 which is shown in the figures, a shoe 6 the foot section 3 is adjusted and the cover 5 as well as the prosthetic tube 4b have been omitted for the sake of clarity. In addition, the living lower leg-lower knee section to which the artificial leg 1 is attached, omitted in the drawing.

Zunächst wird in einem von dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt abgelösten Zustand das künstliche Bein 1 in einem im Wesentlichen aufgerichteten Zustand durch die Drängungskraft der Spiralfeder 13c innerhalb jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 gehalten, wie dies in den 3A, 3B und 4 gezeigt ist. Wie in der 4 dargestellt ist, kann unter der Annahme, dass ein vorderes ausdehnbares Verbindungsglied 13 eine Schwenkbewegung um das zugehörige untere Kugelgelenk 14b frei durchführt, von dem Mittelpunkt des oberen Kugelgelenks 14a an dem oberen Ende des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 unter Umständen erwartet werden, dass er sich auf einem kreisförmigen Bogen, welcher durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, bewegt, jedoch bewegt er sich eigentlich auf einem kreisförmigen Bogen, welcher durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, insbesondere entlang eines kreisförmigen Bogens, welcher mit dem unteren Kugelgelenk 12 des fixierten Verbindungsglieds 11 als sein Mittelpunkt gezeichnet ist. Demnach wird das vordere ausdehnbare Verbindungsglied 13 dann komprimiert, wenn das künstliche Bein 1 ausgehend von einer in der 4 gezeigten Position nach vorne verkippt wird, und dann ausgedehnt, wenn das künstliche Bein 1 nach hinten verkippt. Bei diesen Betätigungen wird, da das obere und untere Ende des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 mit der Anbringungsplatte 4a bzw. dem Fußabschnitt 3 mittels des oberen und unteren Kugelgelenks 14a, 14b jeweils verbunden sind, keine Biegespannung auf die vorderen ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 ausgeübt. Stattdessen wird nur eine Kompressionsbelastung und/oder Zugbelastung auf diese ausgeübt.First, in a state detached from the living leg-lower knee section, the artificial leg becomes 1 in a substantially erect condition by the urging force of the coil spring 13c within each expandable link 13 kept like this in the 3A . 3B and 4 is shown. Like in the 4 can be shown, assuming that a front expandable link 13 a pivoting movement about the associated lower ball joint 14b freely from the center of the upper ball joint 14a at the upper end of the expandable link 13 may be expected to move on a circular arc represented by a dashed line, but it actually moves on a circular arc shown by a solid line, particularly along a circular arc which coincides with the circular arc lower ball joint 12 of the fixed link 11 as its center is drawn. Thus, the front expandable link becomes 13 then compressed when the artificial che leg 1 starting from one in the 4 tilted forward position, and then expanded when the artificial leg 1 tilted backwards. In these operations, since the upper and lower ends of the expandable link 13 with the mounting plate 4a or the foot section 3 by means of the upper and lower ball joint 14a . 14b are each connected, no bending stress on the front expandable links 13 exercised. Instead, only a compression load and / or tensile load is applied to them.

Unter der Annahme, dass das hintere ausdehnbare Verbindungsglied 13 eine Schwenkbewegung frei um das zugehörige untere Kugelgelenk 14b durchführt, wird in ähnlicher Weise zu dem vorderen ausdehnbaren Verbindungsglied 13 von dem Mittelpunkt des oberen Kugelgelenks 14a am oberen Ende des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 unter Umständen erwartet, dass er sich auf einem kreisförmigen Bogen, welcher durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, bewegt. Jedoch bewegt er sich eigentlich auf einem kreisförmigen Bogen, welcher durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, und insbesondere entlang eines kreisförmigen Bogens, welcher mit dem unteren Kugelgelenk 12 des fixierten Verbindungsglieds 11 als sein Mittelpunkt gezeichnet ist. Dementsprechend wird das hintere ausdehnbare Verbindungsglied 13 ebenfalls dann komprimiert, wenn das künstliche Bein 1 ausgehend von der in 4 gezeigten Position nach vorne gekippt wird, und dann ausgedehnt, wenn das künstliche Bein nach hinten geneigt ist. Bei diesen Betätigungen wird aus den gleichen vorstehend beschriebenen Gründen keine Biegespannung auf die hinteren ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 ausgeübt, sondern nur eine Kompressionsbelastung und/oder eine Zugbelastung.Assuming that the rear expandable link 13 a pivoting movement freely around the associated lower ball joint 14b performs in a similar manner to the front expandable link 13 from the center of the upper ball joint 14a at the upper end of the expandable link 13 may be expected to move on a circular arc shown by a dashed line. However, it actually moves on a circular arc, which is shown by a solid line, and in particular along a circular arc, which with the lower ball joint 12 of the fixed link 11 as its center is drawn. Accordingly, the rear expandable link becomes 13 also compressed when the artificial leg 1 starting from the in 4 tilted forward position shown, and then expanded when the artificial leg is tilted backwards. In these operations, no bending stress is applied to the rear expansible links for the same reasons described above 13 exercised, but only a compression load and / or a tensile load.

Demnach werden dann, wenn der Benutzer, welcher das künstliche Bein 1 an dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt trägt, den Bein-Unterknie-Abschnitt nach vorne während des Gehens verkippt, wie dies in 5A gezeigt ist, die vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 allesamt komprimiert, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Aufgrund dessen, dass die unteren Kugelgelenke 14b der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 ausgehend von dem Kugelgelenk 12 des fixierten Verbindungsglieds 11 nach vorne an entsprechenden Stellen positioniert sind, wirken zu diesem Zeitpunkt die Drängungskräfte der vier Spiralfedern 13c derart, dass der Fußabschnitt 3 sich schwenkend zu einem Boden hin um das Kugelgelenk 12 des fixierten Verbindungsglieds 11 bewegt, während Auflagekräfte von dem Boden derart wirken, dass der lebende Bein-Unterknie-Abschnitt in einer schrägen, nach oben und nach vorne gerichteten Richtung gedrückt wird. Im Ergebnis wird die Bewegung eines Tretens gegen den Boden durch das künstliche Bein 1 unterstützt, was eine flinkere und gleichmäßigere Gehbewegung ermöglicht.Thus, if the user is the artificial leg 1 wearing on the living leg-sub-knee section, the leg-sub-knee section is tilted forward while walking, as in 5A the four expandable links are shown 13 all compressed as described above. Because of that, the lower ball joints 14b the four expandable links 13 starting from the ball joint 12 of the fixed link 11 are positioned at appropriate positions in front, act at this time, the urging forces of the four coil springs 13c such that the foot section 3 pivoting to a floor around the ball joint 12 of the fixed link 11 moves while bearing forces from the ground act such that the living leg-sub-knee portion is pressed in an oblique upward and forward direction. As a result, the movement of a kicking against the ground by the artificial leg 1 supports, which allows a nimble and more even walking.

Andererseits werden dann, wenn der Benutzer während des Gehens den unteren Bein-Unterknie-Abschnitt nach hinten verkippt, wie dies in 5B gezeigt ist, die vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 allesamt, wie vorstehend beschrieben wurde, ausgedehnt. Aufgrund dessen, dass die unteren Kugelgelenke 14b der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise positioniert sind, wirken zu diesem Zeitpunkt die Drängungskräfte der vier Spiralfedern 13c derart, dass das fixierte Verbindungsglied 11 dazu veranlasst wird, sich nach vorne um dessen Kugelgelenk 12 schwenkend zu bewegen. Im Ergebnis wird eine Bewegung des Knies eines Bewegens nach vorne gefördert, was eine flinkere und gleichmäßigere Gehbewegung ermöglicht.On the other hand, when the user tilts the lower leg-lower knee section back while walking, as shown in FIG 5B the four expandable links are shown 13 all expanded as described above. Because of that, the lower ball joints 14b the four expandable links 13 are positioned in the manner described above, act at this time, the urging forces of the four coil springs 13c such that the fixed link 11 is caused to forward around the ball joint 12 pivoting to move. As a result, movement of the knee is promoted to move forward, allowing for a smoother and more even walking motion.

Zudem werden, wie in 6A gezeigt ist, dann, wenn der Bein-Unterknie-Abschnitt nach links verkippt wird, die zwei ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 auf der linken Seite beide komprimiert, während zwei ausdehnbare Verbindungsglieder 13 auf der rechten Seite beide ausgedehnt werden. Dies tritt deshalb auf, da sich der Mittelpunkt des oberen Kugelgelenks 14a von jedem ausdehnbaren Verbindungsglied 13 in einem kreisförmigen Bogen um das untere Kugelgelenk 12 an dem unteren Ende des fixierten Verbindungsglieds 11, wie dies vorstehend beschrieben wurde, bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wirken die Drängungskräfte der vier Spiralfedern 13c derart, dass sie das fixierte Verbindungsglied 11 dazu veranlassen, sich um sein Kugelgelenk 12 schwenkend nach rechts zu bewegen. Kurz gesagt wirken die Drängungskräfte derart, dass das fixierte Verbindungsglied 11 in den in den 3A, 3B gezeigten Zustand zurückkehrt.In addition, as in 6A is shown, then, when the leg-lower knee section is tilted to the left, the two expandable links 13 on the left side both compressed while two expandable links 13 Both are stretched out on the right side. This occurs because the center of the upper ball joint 14a from each expandable link 13 in a circular arc around the lower ball joint 12 at the lower end of the fixed link 11 , as described above, moves. At this time, the urging forces of the four coil springs act 13c such that it is the fixed link 11 cause to be around his ball joint 12 pivoting to move to the right. In short, the urging forces act such that the fixed link 11 in the in the 3A . 3B returned state.

Andererseits, wie dies in 6B gezeigt ist, werden dann, wenn der Bein-Unterknie-Abschnitt nach rechts verkippt wird, zwei ausdehnbare Verbindungsglieder 13 auf der rechten Seite beide komprimiert, während zwei ausdehnbare Verbindungsglieder 13 auf der linken Seite beide ausgedehnt werden. Zu diesem Zeitpunkt wirken die Drängungskräfte der vier Spiralfedern 13c derart, dass sie das fixierte Verbindungsglied 11 dazu veranlassen, sich nach links um sein Kugelgelenk 12 schwenkend zu bewegen. Kurz gesagt wirken die Drängungskräfte derart, dass das fixierte Verbindungsglied 11 in den in den 3A, 3B gezeigten Zustand zurückkehrt.On the other hand, as in 6B is shown, then, when the leg-lower knee section is tilted to the right, two expandable links 13 on the right side both compressed while two extendable links 13 Both are stretched on the left side. At this time, the urging forces of the four coil springs act 13c such that it is the fixed link 11 cause it to turn to the left around its ball joint 12 pivoting to move. In short, the urging forces act such that the fixed link 11 in the in the 3A . 3B returned state.

Außerdem wirken dann, wenn der Bein-Unterknie-Abschnitt nach links verkippt und um den Fußabschnitt 3, wie in den 7A und 7B gezeigt ist, für eine Linksdrehung verdreht ist, die Drängungskräfte der vier Spiralfedern 13c, um in den in den 3A und 3B gezeigten Zustand zurückzukehren, während das fixierte Verbindungsglied 11 nach rechts verdreht wird.In addition, when the leg-lower knee section is tilted to the left and around the foot section, it acts 3 as in the 7A and 7B is shown rotated for a left turn, the urging forces of the four coil springs 13c to go to the in the 3A and 3B shown state while the fixed link 11 is twisted to the right.

Gemäß der vorstehenden Parallelverbindung 10 ist das obere Ende des fixierten Verbindungsglieds 11 an die Anbringungsplatte 4a fixiert. Demnach ist es durch solide und robuste Ausgestaltung des fixierten Verbindungsglieds 11 möglich, den Großteil des auf die Anbringungsplatte 4a wirkenden Gewichts des Benutzers oder den Großteil der Auflagekraft, welche der Fußabschnitt 3 von dem Boden erhält, abzustützen. Da jedes der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 sein oberes und unteres Ende mit der Anbringungsplatte 4a bzw. mit dem Fußabschnitt 3 mittels der Kugelgelenke 14a, 14b derart verbunden hat, dass der Winkel davon in Bezug auf die Anbringungsplatte 4a oder den Fußabschnitt 3 in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann, wird zudem keine Biegespannung 13, sondern nur eine Kompressionsbelastung und/oder eine Zugbelastung auf die ausdehnbaren Verbindungsglieder ausgeübt. Dies bietet die Möglichkeit, ausdehnbare Verbindungsglieder 13 zu verwenden, welche eine relativ niedrige Beanspruchbarkeit und Steifigkeit aufweisen, wodurch das Gewicht der Parallelverbindung 10 reduziert wird. Weiterhin ist das fixierte Verbindungsglied 11 mit seinem unteren Ende über das Kugelgelenk 12 mit dem Fußabschnitt 3 derart verbunden, dass sein Winkel in Bezug auf den Fußabschnitt 3 in jede gewünschte Richtung geändert werden kann, was einen hohen Freiheitsgrad bei dem Winkel der Relativbewegung zwischen dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt und dem Fußabschnitt 3 gewährleistet, um dadurch beispielsweise eine Verdrehbewegung des Fußgelenks zu ermöglichen.According to the above parallel connection 10 is the upper end of the fixed link 11 to the mounting plate 4a fixed. Accordingly, it is due to solid and robust design of the fixed link 11 possible, most of the on the mounting plate 4a acting weight of the user or the majority of the bearing force, which the foot section 3 from the ground gets to shore. Because each of the four expandable links 13 its upper and lower end with the mounting plate 4a or with the foot section 3 by means of ball joints 14a . 14b such that the angle thereof with respect to the mounting plate 4a or the foot section 3 In any desired direction can be changed, also no bending stress 13 , but only a compression load and / or a tensile load exerted on the expandable links. This offers the possibility of expandable links 13 to use, which have a relatively low strength and rigidity, whereby the weight of the parallel connection 10 is reduced. Furthermore, the fixed link 11 with its lower end over the ball joint 12 with the foot section 3 connected such that its angle with respect to the foot section 3 can be changed in any desired direction, giving a high degree of freedom in the angle of relative movement between the living leg-sub-knee portion and the foot portion 3 ensured, thereby allowing, for example, a twisting movement of the ankle.

Ferner drängt gemäß der Parallelverbindung 10 jede der Spiralfedern 13c das zugehörige ausdehnbare Verbindungsglied 13 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ausdehnungs-Richtung oder der Zusammenzieh-Richtung der Feder 13c, was es ermöglicht, den über die ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 an den lebenden Körper übertragenen Stoß zu reduzieren. Wie vorstehend beschrieben wurde, unterstützen dann, wenn der Benutzer den Bein-Unterknie-Abschnitt während des Gehens nach vorne verkippt, die Drängungskräfte der Spiralfedern 13c die Bewegung eines Tretens gegen den Boden durch den Fußabschnitt 3, und dann, wenn der Benutzer den Bein-Unterknie-Abschnitt nach hinten verkippt, unterstützen die Drängungskräfte der Spiralfedern 13c die Bewegung der Vorwärtsbewegung des Knies, sodass die Gehbewegung flinker und gleichmäßiger durchgeführt werden kann. Sogar wenn die Gehbewegung erfordert, dass der Winkel des Fußgelenks einer Straßenfläche nachfolgt und eine ausreichende Haltekraft des Fußgelenks, beispielsweise im Falle des Herauf- oder Heruntergehens einer Steigung, kann überdies die erforderliche Leistungsfähigkeit zum Nachfolgen sowie die Haltekraft durch die Drängungskräfte der Spiralfedern 13c gewährleistet werden.Furthermore, according to the parallel connection 10 each of the coil springs 13c the associated expandable link 13 in a direction opposite to the expansion direction or the contracting direction of the spring 13c What makes it possible, over the expandable links 13 reduce shock transmitted to the living body. As described above, when the user tilts the leg-squat portion while walking forward, the urging forces of the coil springs assist 13c the movement of stepping against the ground through the foot section 3 and, when the user tilts the leg-lower knee section backward, the urging forces of the coil springs assist 13c the movement of the forward movement of the knee, so that the walking movement can be carried out nimbler and more evenly. Moreover, even if the walking movement requires the angle of the ankle to follow a road surface and sufficient holding force of the ankle, for example, in the case of ascending or descending a slope, the required performance for trailing and the holding force by the urging forces of the coil springs 13c be guaranteed.

Demnach ermöglicht die die wie oben konstruierte Parallelverbindung 10 verwendende künstliche Gelenkvorrichtung 2, den Freiheitsgrad des Bewegungswinkels des Fußgelenks zu einem Grad zu erhöhen, welcher jenem eines lebenden Beins ähnelt, was durch die künstliche Gelenkvorrichtung des herkömmlichen künstlichen Beins unerreichbar war, um dadurch dem künstlichen Bein 1 zu ermöglichen, gleichmäßig die Drehbewegung und dgl. durchzuführen. Darüber hinaus kann im Unterschied zu einer künstlichen Gelenkvorrichtung einer Bauform mit serieller Kopplung, welche z.B. herkömmlicherweise bei einem Roboter verwendet wird, die künstliche Gelenkvorrichtung 2 unter Verwendung der Parallelverbindung 10 realisiert werden, die einfacher, kostengünstiger sowie in ihrer Größe kleiner ist als die serielle Kopplung, und zwar ohne dass dazu eine Stromversorgung oder Elektromotor verwendet wird.Thus, the parallel connection constructed as above allows 10 using artificial joint device 2 to increase the degree of freedom of the angle of movement of the ankle to a degree similar to that of a living leg, which was unattainable by the artificial joint device of the conventional artificial leg, thereby to the artificial leg 1 to make it possible to smoothly perform the rotation and the like. Moreover, unlike an artificial joint device of a serial coupling type, which is conventionally used in a robot, for example, the artificial joint device 2 using the parallel connection 10 be realized that is simpler, less expensive and smaller in size than the serial coupling, without the need for a power supply or electric motor is used.

Obwohl bei der Parallelverbindung 10 der vorstehenden ersten Ausführungsform das untere Ende des fixierten Verbindungsglieds 11 und das obere sowie untere Ende jedes der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 allesamt mit dem Fußabschnitt 3 oder der Anbringungsplatte 4a mittels der zugehörigen Kugelgelenke 12, 14a, 14b verbunden sind, ist dies nicht beschränkend, sondern es können Gelenke zur Verwendung bei der Verbindung der Verbindungsglieder 11, 13 mit dem Fußabschnitt 3 oder der Anbringungsplatte 4a unter Umständen jeweilig durch jedes geeignete Gelenk umgesetzt werden, welches es dem Verbindungsglied 11 oder 13 gestattet, derart mit dem Fußabschnitt 3 oder der Anbringungsplatte 4a verbunden zu sein, dass sein Winkel in Bezug auf den Fußabschnitt 3 oder der Anbringungsplatte 4a in jede gewünschte Richtung geändert werden kann. Kurz gesagt kann jedes geeignete Gelenk mit wenigstens drei Freiheitsgraden unter Umständen eingesetzt werden. Beispielsweise können Gelenke, wie beispielsweise Kardangelenke, unter Umständen verwendet werden, welche eine sphärische Bewegung durchführen können. Zudem, obwohl bei der ersten Ausführungsform die Sprungfeder 13c als Drängungsmittel zum Drängen jedes der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 in Richtungen entgegengesetzt zu den entsprechenden Ausdehnungs- und Zusammenziehrichtungen des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 dann verwendet wird, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied 13 sich ausdehnt und zusammenzieht, ist dies ferner nicht beschränkend, sondern jegliches Drängungsmittel kann unter Umständen verwendet werden, welches in er Lage ist, das ausdehnbare Verbindungsglied 13 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ausdehnungs- und/oder Zusammenzieh-Richtung des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 zu drängen. Beispielsweise können Fluidfedern, wie etwa Luftfedern, unter Umständen als Drängungsmittel verwendet werden. Zudem ist die Anzahl der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 nicht auf vier beschränkt, sondern jegliche Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern 13 kann unter Umständen verwendet werden.Although at the parallel connection 10 the above first embodiment, the lower end of the fixed link 11 and the upper and lower ends of each of the expandable links 13 all with the foot section 3 or the mounting plate 4a by means of the associated ball joints 12 . 14a . 14b This is not limiting, but it can joints for use in the connection of the connecting members 11 . 13 with the foot section 3 or the mounting plate 4a may be respectively implemented by any suitable joint, which it the link 11 or 13 allowed, so with the foot section 3 or the mounting plate 4a to be connected, that its angle with respect to the foot section 3 or the mounting plate 4a can be changed in any desired direction. In short, any suitable joint having at least three degrees of freedom may be used. For example, joints, such as universal joints, may be used under circumstances that can perform a spherical motion. In addition, although in the first embodiment, the spring 13c as urging means for urging each of the expandable links 13 in directions opposite to the corresponding expansion and contraction directions of the expandable link 13 then used when the expandable link 13 Further, this is not limitative, but any urging means may be used under circumstances which is capable of the expandable link 13 in a direction opposite to the direction of expansion and / or contraction of the expandable link 13 to urge. at For example, fluid springs, such as air springs, may be used as an urging means. In addition, the number of expandable links 13 not limited to four, but any plurality of expandable links 13 may be used under certain circumstances.

Als Nächstes wird eine künstliche Gelenkvorrichtung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung Komponententeile und -elemente, welche ähnlich oder äquivalent zu jenen der ersten Ausführungsform sind, durch identische Bezugszeichen ausgezeichnet sind, und dass auf eine detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird, wenn dies für geeignet angesehen wird. Wie in der Fig. gezeigt ist, unterscheidet sich die künstliche Gelenkvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform von der künstlichen Gelenkvorrichtung 2 der ersten Ausführungsform lediglich durch ein unterschiedliches fixiertes Verbindungsglied 11.Next is an artificial joint device 2 according to a second embodiment of the present invention with reference to 8th to be discribed. It is to be noted that in the following description, component parts and elements that are similar or equivalent to those of the first embodiment are denoted by identical reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted when deemed appropriate. As shown in the figure, the artificial joint device is different 2 the present embodiment of the artificial joint device 2 the first embodiment only by a different fixed link 11 ,

Insbesondere ist das fixierte Verbindungsglied 11 ausdehnbar und umfasst einen Zylinder 11a, eine Stange 11b sowie eine Spiralfeder 11c (stoßdämpfendes Element). Der Zylinder 11a weist ein oberes Ende auf, welches an einer Anbringungsplatte 4a fixiert ist, sowie ein offenes unteres Ende. Der Stab 11b ist in einer Bohrung des Zylinders 11a derart eingepasst, dass der Stab 11b innerhalb der Bohrung hin und her bewegt werden kann, und weist ein unteres Ende auf, welches mit einem Fußabschnitt 3 mittels eines Kugelgelenks 12 verbunden ist.In particular, the fixed link 11 expandable and includes a cylinder 11a , a pole 11b and a coil spring 11c (shock-absorbing element). The cylinder 11a has an upper end which attaches to a mounting plate 4a is fixed, as well as an open lower end. The rod 11b is in a bore of the cylinder 11a fitted in such a way that the rod 11b can be moved back and forth within the bore, and has a lower end, which with a foot section 3 by means of a ball joint 12 connected is.

Weiterhin weist der Stab 11b einen Flansch 11d auf, welcher an einem Abschnitt oberhalb eines Verbindungsabschnitts desselben ausgebildet ist, mittels welchem der Stab 11b mit dem Kugelgelenk 12 verbunden ist. Die Spiralfeder 11c ist zwischen dem Flansch 11d und dem Zylinder 11a in einem Zustand angeordnet, in welchem sie um den Stab 11b gewickelt ist, um den Stab 11b und den Zylinder 11a in einer Richtung zum Ausdehnen eines Raums zwischen dem Flansch 11d und dem Zylinder 11a zu drängen.Furthermore, the staff 11b a flange 11d which is formed at a portion above a connecting portion thereof, by means of which the rod 11b with the ball joint 12 connected is. The spiral spring 11c is between the flange 11d and the cylinder 11a arranged in a state in which they are around the rod 11b is wrapped around the rod 11b and the cylinder 11a in a direction for expanding a space between the flange 11d and the cylinder 11a to urge.

Gemäß der künstlichen, wie oben aufgebauten Gelenkvorrichtung 2 ist es möglich, die Drängungskraft der Spiralfeder 11c derart zu verwenden, dass ein Stoß reduziert wird, welcher vermittels des fixierten Verbindungsglieds 11 an den lebenden Körper eines das künstliche Bein 1 tragenden Benutzers dann infolge einer Auflagekraft von dem Boden übertragen wird, wenn der Benutzer das künstliche Bein 1 während des Gehens auf den Boden setzt. Ferner ermöglicht dieser Aufbau, eine Belastung des Benutzers zu reduzieren, welcher das künstliche, die künstliche Gelenkvorrichtung 2 umfassende Bein 1 trägt, wodurch weiter das Empfinden eines Tragens oder Benutzens des künstlichen Beins 1 verbessert wird.According to the artificial joint device constructed as above 2 It is possible, the urging force of the coil spring 11c to be used such that a shock is reduced, which by means of the fixed link 11 to the living body of an artificial leg 1 carrying user is then transmitted as a result of a bearing force from the ground when the user the artificial leg 1 while walking on the floor. Furthermore, this structure allows to reduce a burden of the user, which the artificial, the artificial joint device 2 comprehensive leg 1 carries, which further the feeling of wearing or using the artificial leg 1 is improved.

Obwohl bei der zweiten Ausführungsform die Spiralfeder 11c als das stoßdämpfende Element zum Reduzieren des Stoßes, welcher vermittels des fixierten Verbindungsglieds 11 an den lebenden Körper übertragen wird, verwendet wird, ist dies nicht beschränkend, sondern das stoßdämpfende Element kann unter Umständen durch jedes geeignete Mittel mit einer stoßdämpfenden Eigenschaft umgesetzt werden. Beispielsweise kann eine Fluidfeder, wie beispielsweise eine Luftfeder, oder ein synthetischer Gummi unter Umständen verwendet werden.Although in the second embodiment, the coil spring 11c as the shock-absorbing member for reducing the shock generated by the fixed link 11 This is not limitative, but the shock absorbing member may be implemented by any suitable means having a shock absorbing property. For example, a fluid spring such as an air spring or a synthetic rubber may be used.

Als Nächstes wird eine künstliche Gelenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 9A bis 11B beschrieben werden. Die künstliche Gelenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird auf eine künstliche Gelenkvorrichtung für ein Fußgelenk eines elektrisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins sowie auf eine künstliche Gelenkvorrichtung für ein Gelenk an dem Ballen des Fußes angewendet. Zunächst wird die künstliche Gelenkvorrichtung 2 für das Fußgelenk erklärt. Diese künstliche Gelenkvorrichtung 2 unterscheidet sich von der künstlichen Gelenkvorrichtung 2 der ersten Ausführungsform darin, dass sie elektrisch angetriebene ausdehnbare Verbindungsglieder 13 sowie ein Steuer-/Regelsystem 20 zum Steuern/Regeln der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 umfasst.Next, an artificial joint device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS 9A to 11B to be discribed. The artificial joint device of the present invention is applied to an artificial joint device for an ankle of an electrically controlled artificial leg and to an artificial joint device for a joint on the ball of the foot. First, the artificial joint device 2 explained for the ankle. This artificial joint device 2 is different from the artificial joint device 2 the first embodiment in that they include electrically driven expandable links 13 and a control system 20 for controlling the expandable links 13 includes.

Im Einzelnen umfasst, wie in den 10 und 11A, 11B gezeigt ist, jedes der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 einen elektrisch angetriebenen künstlichen Muskel 13d, welcher in zwei Zylindern 13a, 13b aufgenommen ist. Der elektrisch angetriebene künstliche Muskel 13d (Stellglied) wird gebildet durch ein Polymer-Stellglied, welches sich beispielsweise aus Polyacrylonitril zusammensetzt. Der elektrisch angetriebene künstliche Muskel 13d dehnt sich aus und zieht sich zusammen in Antwort auf die Eingangssignale, um dadurch das ausdehnbare Verbindungsglied 13 auszudehnen und zusammenzuziehen. Weiterhin ist der elektrisch angetriebene künstliche Muskel 13d eine energieregenerative Bauform, welche dann regenerative elektrische Energie erzeugt, wenn sie zusammengedrückt wird.Specifically, as in the 10 and 11A . 11B 3, each of the expandable links is shown 13 an electrically driven artificial muscle 13d , which is in two cylinders 13a . 13b is included. The electrically driven artificial muscle 13d (Actuator) is formed by a polymer actuator, which is composed for example of polyacrylonitrile. The electrically driven artificial muscle 13d expands and contracts in response to the input signals, thereby forming the expandable link 13 expand and contract. Furthermore, the electrically powered artificial muscle 13d an energy-regenerative design, which then generates regenerative electrical energy when compressed.

Das Steuer-/Regelsystem 20 umfasst eine Steuerung/Regelung 21 (Steuer-/ Regelmittel), eine Stromversorgung 22 (Antriebsquelle) sowie einen Kondensator 23 (Akkumulator). Der elektrisch angetriebene künstliche Muskel 13d ist mit der Stromversorgung 22 und dem Kondensator 23 mittels der Steuerung/Regelung 21 verbunden. Die Stromversorgung 22 ist beispielsweise als eine Kraftstoffzelle ausgebildet. Zudem sind ein implantierter Chip 24 (Betriebswillen-Erfassungsmittel) und ein Gelenkpositionssensor 25 mit der Steuerung/Regelung 21 verbunden.The control system 20 includes a control / regulation 21 (Control), a power supply 22 (Drive source) and a capacitor 23 (Accumulator). The electrically driven artificial muscle 13d is with the power supply 22 and the capacitor 23 by means of the control / regulation 21 connected. The power supply 22 is designed for example as a fuel cell. There is also an implanted chip 24 (Operation will detection means) and a joint po sitionssensor 25 with the control / regulation 21 connected.

Der implantierte Chip 24 ist in einem Gehirn 8 eines Benutzers 7 eines künstlichen Beins 1 implantiert. Der implantierte Chip 24 erfasst eine Anweisung von dem Gehirn 8, oder insbesondere eine Anweisung, welche einen Betriebswillen des Benutzers 7 zum Betreiben des künstlichen Beins 1, 1 repräsentiert, und liefert ein Signal an die Steuerung/Regelung 21, welches für den abgetasteten Betriebswillen des Fahrers steht. Zudem erfasst der Gelenkpositionssensor 25 eine Winkelposition jedes Muskels der elektrisch angetriebenen künstlichen Muskeln 13d und liefert ein Signal an die Steuerung/Regelung 21, welches für die abgetastete Winkelposition steht.The implanted chip 24 is in a brain 8th a user 7 an artificial leg 1 implanted. The implanted chip 24 captures an instruction from the brain 8th , or in particular an instruction, which a user's will to operate 7 to operate the artificial leg 1 . 1 represents and provides a signal to the controller 21 , which stands for the driver's scanned operational will. In addition, the joint position sensor detects 25 an angular position of each muscle of the electrically driven artificial muscles 13d and provides a signal to the controller 21 , which stands for the sampled angular position.

Die Steuerung/Regelung 21 ist als ein Mikrocomputer ausgebildet und steuert/regelt elektrische Energie, welche ausgehend von der Stromversorgung 22 oder von dem Kondensator 23 in Antwort auf die Erfassungssignale von dem implantierten Chip 24 und dem Gelenkpositionssensors 25 (siehe 11A) an die elektrisch angetriebenen künstlichen Muskeln 13d zugeführt wird. Außerdem lädt die Steuerung/Regelung 21 dann, wenn die elektrisch angetriebenen künstlichen Muskeln 13d Regenerationsenergie erzeugen, indem sie zusammen gedrückt werden, den Kondensator 23 mit der erzeugten Regenerationsenergie und steuert/regelt zur gleichen Zeit die Menge der Regenerationsenergie (siehe 11B).The control / regulation 21 is designed as a microcomputer and controls / regulates electrical energy, which starting from the power supply 22 or from the capacitor 23 in response to the detection signals from the implanted chip 24 and the joint position sensor 25 (please refer 11A ) to the electrically driven artificial muscles 13d is supplied. It also loads the control / regulation 21 then when the electrically driven artificial muscles 13d Regeneration energy, by pressing together, creates the capacitor 23 with the regeneration energy generated and controls at the same time the amount of regeneration energy (see 11B ).

Als Nächstes wird die künstliche Gelenkvorrichtung 2A für das Gelenk an dem Fußballen beschrieben. Die künstliche Gelenkvorrichtung 2A umfasst einen Fußabschnitt 3, einen Halluxabschnitt 16 (großer Zeh) und eine Parallelverbindung 15. Die Parallelverbindung 15 umfasst drei ausdehnbare Verbindungsglieder 17 sowie ein bewegliches Verbindungsglied 19.Next, the artificial joint device 2A described for the joint on the ball of the foot. The artificial joint device 2A includes a foot section 3 , a hallux section 16 (big toe) and a parallel connection 15 , The parallel connection 15 includes three expandable links 17 and a movable link 19 ,

Der Halluxabschnitt 16 umfasst zwei Hallux-Elemente 16a, 16b (Gliedmaße-Elemente) sowie ein Drehgelenk 16c zum Verbinden der zwei Hallux-Elemente 16a, 16b derart, dass sie schwenkbar zueinander ausgebildet sind.The Hallux section 16 includes two Hallux elements 16a . 16b (Limb elements) as well as a swivel joint 16c for connecting the two Hallux elements 16a . 16b such that they are designed to be pivotable relative to one another.

Die ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 sind jeweils ähnlich zu jenen wie die oben beschriebenen elektrisch angetriebenen ausdehnbaren Verbindungsgliedern 13 aufgebaut, außer dass die Ersteren in ihrer Größe kleiner sind als die Letzteren. Insbesondere nimmt jedes, wie in 10 gezeigt ist, Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 einen elektrisch angetriebenen künstlichen Muskel 17d auf (Stellglied), welcher mit der Steuerung/Regelung 21 verbunden ist, und weist einen Ausdehnungs-/Zusammenziehbetrieb auf, welcher durch die Steuerung/Regelung 21 gesteuert/geregelt wird. Außerdem weist jedes der ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 gegenüberliegende Enden auf, welche mit dem Fußabschnitt 3 bzw. mit dem Hallux-Element 16b des Hallluxabschnitts 16 vermittels des jeweiligen Kugelgelenks 18, 18 (Gelenke für das ausdehnbare Verbindungsglied) verbunden sind.The expandable links 17 are each similar to those of the electrically driven expandable links described above 13 except that the former are smaller in size than the latter. In particular, each takes, as in 10 is shown, link of the expandable links 17 an electrically driven artificial muscle 17d on (actuator), which with the control / regulation 21 is connected, and has an expansion / contraction operation, which by the control / regulation 21 is controlled / regulated. In addition, each of the expandable links has 17 opposite ends, which with the foot section 3 or with the Hallux element 16b of the Halllux section 16 by means of the respective ball joint 18 . 18 (Joints for the expandable link) are connected.

Das bewegliche Verbindungsglied 19 ist unausdehnbar und weist gegenüberliegende Enden auf, welche mit dem Fußabschnitt 3 bzw. mit dem Hallux-Element 16b des Halluxabschnitts 16 vermittels der Kugelgelenke 19a, 19a (Gelenke für das bewegliche Verbindungsglied) verbunden sind. Auf diese Art und Weise wird der Abstand zwischen den Verbindungsabschnitten des Fußabschnitts 3 und des Hallux-Elements 16b, durch den der Fußabschnitt 3 bzw. das Hallux-Element 16b mit dem beweglichen Verbindungsglied 19 verbunden sind, sogar dann konstant gehalten, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 sich ausdehnen oder zusammenziehen.The movable link 19 is inextensible and has opposite ends, which with the foot section 3 or with the Hallux element 16b of the Hallux section 16 by means of the ball joints 19a . 19a (Joints for the movable link) are connected. In this way, the distance between the connecting portions of the foot portion 3 and the Hallux element 16b through which the foot section 3 or the Hallux element 16b with the movable link 19 are held even when the expandable links 17 to expand or contract.

Gemäß der künstlichen, wie oben konstruierten Gelenkvorrichtung 2 für ein Fußgelenk kann der elektrisch angetriebene künstliche Muskel 13d, welcher in jedem der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 aufgenommen ist, mittels der Steuerung/Regelung 21 in Antwort auf die Erfassungssignale von dem implantierten Chip 24 und dem Gelenkpositionssensor 25 gesteuert/geregelt werden, was es ermöglicht, die Bewegung der elektrisch gesteuerten/geregelten Parallelverbindung 10 herbeizuführen, welche schwierig ist, direkt durch eine Anordnung oder dgl. von dem Gehirn des Benutzers 7 kontrolliert zu werden, um mit einer Bewegung, welche durch den Benutzer 7 beabsichtigt ist, übereinzustimmen (oder mit ihr konform zu sein). Bei der auf diese Art und Weise gesteuerten/geregelten Bewegung kann der Winkel der Bewegung der künstlichen Gelenkvorrichtung 2 des künstlichen Beins 1 mit einem hohen Freiheitsgrad durch die Parallelverbindung 10 geändert werden. Aufgrund dessen, dass die entsprechenden oberen Kugelgelenke 14a der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 derart angeordnet sind, dass die Kugelgelenke 14a nicht in einer Linie auf der Anbringungsplatte 4a angeordnet sind, und dass der Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds 11 vermittels des mit der Anbringungsplatte 4a verbundenen fixierten Verbindungsglieds 11 innerhalb eines Vierecks positioniert ist, welches definiert ist durch die oberen Kugelgelenke 14a als Eckpunkte, ist es insbesondere möglich, nicht nur die künstliche Gelenkvorrichtung 2, wie in den 7A, 7B dargestellt ist, zu verdrehen, sondern ebenso möglich, die ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 und somit die künstliche Gelenkvorrichtung 2 in ihrer Größe kompakt auszubilden.According to the artificial joint device constructed as above 2 for an ankle can be the electrically powered artificial muscle 13d , which in each of the expandable links 13 is received, by means of the control / regulation 21 in response to the detection signals from the implanted chip 24 and the joint position sensor 25 controlled, which allows the movement of the electrically controlled / regulated parallel connection 10 cause, which is difficult, directly by an arrangement or the like of the brain of the user 7 To be controlled, with a movement, by the user 7 is intended to be consistent (or compliant with). With the movement controlled in this way, the angle of movement of the artificial joint device can 2 of the artificial leg 1 with a high degree of freedom through the parallel connection 10 be changed. Due to the fact that the corresponding upper ball joints 14a the expandable links 13 are arranged such that the ball joints 14a not in a line on the mounting plate 4a are arranged, and that the connecting portion of the fixed link 11 by means of the attachment plate 4a connected fixed link 11 is positioned within a quadrilateral defined by the upper ball joints 14a as vertices, it is especially possible, not just the artificial joint device 2 as in the 7A . 7B is shown, but also possible, the expandable links 13 and thus the artificial joint device 2 compact in size.

Die künstliche Gelenkvorrichtung 2A für das Gelenk des Fußballens ist auf ähnliche Art und Weise wie die künstliche Gelenkvorrichtung 2 für ein Fußgelenk im Stande, den elektrisch angetriebenen künstlichen Muskel 17d, welcher in jedem der ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 aufgenommen ist, durch die Steuerung/Regelung 21 in Antwort auf die Erfassungssignale von dem Implantat 24 sowie dem Gelenkpositionssensor 25 zu regeln/steuern, sodass es möglich ist, die Bewegung der elektrisch gesteuerten/geregelten Parallelverbindung 15 herbeizuführen, die schwierig ist, direkt durch eine Anweisung oder dgl. von dem Gehirn des Benutzers 7 derart gesteuert/geregelt zu werden, um mit (oder eine Konformität mit) einer durch den Benutzer 7 beabsichtigten Bewegung übereinzustimmen (oder konform zu sein). Bei der Bewegung ermöglicht die Parallelverbindung 15, einen hohen Freiheitsgrad beim Ändern des Winkels der Bewegung des Fußballengelenks des Fußes des künstlichen Beins 1 zu erreichen, wodurch die Bewegung des Halluxabschnitts 16, welcher eine wichtige Rolle bei einer Drehbewegung des künstlichen Beins 1 während des Gehens innen hat, jener des Zehs eines lebenden Fußes angenähert werden kann. Außerdem ist es möglich, da das Halluxelement 16b des Halluxabschnitts 16 vermittels des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds 19 mit dem Fußabschnitt 3 verbunden ist, das Gelenk an dem Fußballen nahezu ohne Änderung der Länge des Halluxes dann zu biegen, wenn die Parallelverbindung 15 betrieben wird, um dadurch weiter die Bewegung des Gelenks des Fußballens zu jener des Gelenks des Ballens des lebenden Fußes anzunähern. Auf diese Art und Weise kann die Gehbewegung, welche die Drehbewegung umfasst, durch das automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Bein 1 an jene eines lebenden Beins angenähert werden, wodurch eine gleichmäßige Gehbewegung ermöglicht wird.The artificial joint device 2A for the joint of football is similar like the artificial joint device 2 for an ankle, the electrically powered artificial muscle 17d , which in each of the expandable links 17 is absorbed by the control / regulation 21 in response to the detection signals from the implant 24 as well as the joint position sensor 25 to control so that it is possible the movement of the electrically controlled / regulated parallel connection 15 to cause, which is difficult, directly by an instruction or the like of the user's brain 7 to be controlled to (or conform to) one by the user 7 to agree (or be compliant) with the intended movement. During movement allows the parallel connection 15 , a high degree of freedom in changing the angle of movement of the ball of the foot joint of the artificial leg 1 to reach, causing the movement of the Halluxabschnitts 16 which plays an important role in a rotational movement of the artificial leg 1 while walking in, that of the toe of a living foot can be approximated. In addition, it is possible because the Halluxelement 16b of the Hallux section 16 by means of the inextensible movable link 19 with the foot section 3 is connected to bend the joint on the ball of the foot almost without changing the length of the Halluxes when the parallel connection 15 to thereby further approximate the movement of the pivot of the foot to that of the wrist of the living foot. In this way, the walking motion, which includes the rotational movement, by the automatically controlled / regulated artificial leg 1 be approximated to those of a living leg, allowing a smooth walking motion.

Zudem ist es möglich, da der Hauptteil der Belastung, welche auf das künstliche Bein 1 angelegt ist, durch das fixierte Verbindungsglied 11 gestützt wird, die entsprechenden Antriebskräfte der elektrisch angetriebenen künstlichen Muskeln 13d zum Antreiben der entsprechenden ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 zu reduzieren, und das Gewicht der ausdehnbaren Verbindungsglieder 13 zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, Regenerationsenergie durch jeden künstlichen Muskel 13d dann zu erzeugen, wenn das entsprechende ausdehnbare Verbindungsglied 13 zusammengedrückt wird, sodass eine Verringerung sowohl des Energieverbrauchs als auch der Größe der Stromversorgung erreicht werden kann. Dies macht es möglich, nicht nur die laufenden Kosten, sondern ebenfalls die Größe der Vorrichtung selbst zu reduzieren.Moreover, it is possible as the main part of the strain which is on the artificial leg 1 is created through the fixed link 11 is supported, the corresponding driving forces of the electrically driven artificial muscles 13d for driving the corresponding expandable links 13 and the weight of the expandable links 13 to reduce. In addition, it is possible regeneration energy through any artificial muscle 13d then generate, when the corresponding expandable link 13 is compressed, so that a reduction in both the power consumption and the size of the power supply can be achieved. This makes it possible to reduce not only the running costs but also the size of the device itself.

Obwohl bei der vorstehenden dritten Ausführungsform der implantierte Chip 24 als ein Erfassungsmittel zum Erfassen des Signals, welches für den Betriebswillen des Benutzers steht, verwendet wird, ist dies nicht beschränkend, sondern jegliches geeignetes Mittel, welches im Stande ist, einen Betriebswillen des Benutzers zu erfassen, kann unter Umständen als das Erfassungsmittel verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Sensor zum Erfassen von Änderungen bei einem Potenzial des Nervensystems, einen Sensor zum Erfassen der Bewegung der Muskeln, einen Sensor zum Erfassen einer Stimme des Benutzers usw. zu verwenden.Although in the above third embodiment, the implanted chip 24 is used as a detecting means for detecting the signal representing the user's operational will, this is not limiting, but any suitable means capable of detecting a user's will to operate may be used as the detecting means. For example, it is possible to use a sensor for detecting changes in a potential of the nervous system, a sensor for detecting the movement of the muscles, a sensor for detecting a voice of the user, and so forth.

Obwohl bei der dritten Ausführungsform das bewegliche Verbindungsglied 19 als Mittel zum Verhindern einer Längenänderung des Halluxes während der Biegebewegung des Gelenks des Fußballens verwendet wird, kann ferner auf das bewegliche Verbindungsglied 19 unter Umständen verzichtet werden, und die Ausdehnung und das Zusammenziehen der ausdehnbaren Verbindungsglieder 17 kann unter Umständen durch die Steuerung/Regelung 21 derart gesteuert/geregelt werden, dass während einer Biegebewegung des Gelenks des Fußballens die Länge des Halluxes nahezu konstant gehalten wird. Dies ermöglicht es, die Biegebewegung des Gelenks am Fußballen der vorliegenden Erfindung an jene des Gelenks am Fußballen des lebenden Fußes weiter anzunähern.Although in the third embodiment, the movable link 19 can be used as means for preventing a change in length of the Halluxes during the bending movement of the joint of the football, can also on the movable link 19 may be omitted, and the expansion and contraction of the expandable links 17 may be due to the control / regulation 21 be controlled / regulated so that the length of the Halluxes is kept almost constant during a bending movement of the joint of the football. This makes it possible to further approximate the bending movement of the joint at the ball of the foot of the present invention to that of the joint on the foot of the living foot.

Obwohl bei der dritten Ausführungsform der Kondensator 23 als ein Akkumulator zum Speichern von Regenerationsenergie, welche durch die elektrisch angetriebenen künstlichen Muskeln 13d erzeugt wird, verwendet wird, ist dies zudem nicht beschränkend, sondern jegliches geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Batterie, welches im Stande ist, die erzeugte Regenerationsenergie zu speichern, kann unter Umständen als der Akkumulator verwendet werden.Although in the third embodiment, the capacitor 23 as an accumulator for storing regeneration energy generated by the electrically driven artificial muscles 13d Moreover, this is not limitative, but any suitable means, such as a battery capable of storing the regeneration energy produced, may be used as the accumulator.

Obwohl bei der dritten Ausführungsform der künstliche Muskel 13d als ein Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen des entsprechenden ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 verwendet wird, ist dies ferner nicht beschränkend, sondern jegliches geeignetes Mittel, welches im Stande ist das ausdehnbare Verbindungsglied 13 auszudehnen und zusammenzuziehen, kann unter Umständen als das Stellglied verwendet werden. Beispielsweise kann, wie in den 12A bis 12C gezeigt ist, ein DC-Linearmotor 30 unter Umständen als das Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen des ausdehnbaren Verbindungsglieds 13 verwendet werden.Although in the third embodiment of the artificial muscle 13d as an actuator for expanding and contracting the corresponding expansible link 13 Further, this is not limiting, but any suitable means capable of being the expandable link 13 may expand and contract, may be used as the actuator. For example, as in the 12A to 12C shown is a DC linear motor 30 possibly as the actuator for expanding and contracting the expandable link 13 be used.

Wie in der 12C gezeigt ist, umfasst der DC-Linearmotor 30 einen Stator 31 sowie ein Bewegungsteil 32, welches relativ zu dem Stator 31 beweglich ist. Das Bewegungsteil 32 umfasst einen Positionssensor und ist mit der Steuerung/Regelung 21 verbunden. Wie in den 12A, 12B gezeigt ist, weist ein ausdehnbares Verbindungsglied 13 ferner den Stator 31 als einen Arm auf, wobei das Bewegungsteil 32 darin installiert ist, und ferner umfasst es einen Schieber 33, welcher relativ zu dem Stator 31 verschiebbar ist, sowie Kugelgelenke 14a, 14b, welche an entsprechenden Enden des Stators 31 und des Schiebers 33 auf gegenüberliegenden Seiten angebracht sind.Like in the 12C is shown includes the DC linear motor 30 a stator 31 as well as a movement part 32 which is relative to the stator 31 is mobile. The movement part 32 includes a position sensor and is connected to the control / regulation 21 connected. As in the 12A . 12B has an expandable link 13 further the stator 31 as an arm, with the moving part 32 is installed therein, and further includes a slider 33 which is relative to the stator 31 is displaceable, as well as ball joints 14a . 14b , which at corresponding ends of the stator 31 and the slider 33 are mounted on opposite sides.

Die Steuerung/Regelung 21 steuert/regelt den Schieber 33 in Antwort auf ein Signal von dem Positionssensor des Bewegungsteils 32 innerhalb des Schiebers 33 derart, dass der Schieber 33 sich relativ zu dem Stator 31 linear bewegt, wodurch das ausdehnbare Verbindungsglied 13 für das Ausdehnen und Zusammenziehen gesteuert/geregelt wird. Wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder 13, welche jeweils durch den vorstehend beschriebenen DC-Linearmotor 30 angetrieben werden, in der Parallelverbindung 10 verwendet werden, ist es möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die Parallelverbindung 10 der dritten Ausführungsform bereitgestellt werden, zu erhalten.The control / regulation 21 controls / regulates the slide 33 in response to a signal from the position sensor of the moving part 32 inside the slider 33 such that the slider 33 relative to the stator 31 moves linearly, causing the expandable link 13 is controlled for expansion and contraction. When the expandable links 13 , each by the above-described DC linear motor 30 be driven, in the parallel connection 10 Used, it is possible to get the same beneficial effects as through the parallel connection 10 of the third embodiment.

Dann, wenn die Energie-Regeneration durch das Stellglied nicht benötigt wird, kann ferner das Stellglied unter Umständen beispielsweise durch einen künstlichen Muskel, welcher aus einer magnetischen Speicherformverbindung oder einem künstlichen Muskel eines pneumatischen Typs gebildet ist, realisiert werden.Then, if the energy regeneration is not needed by the actuator, In addition, the actuator may under certain circumstances, for example by a artificial Muscle, which consists of a magnetic memory compound or an artificial one Muscle of a pneumatic type is formed, realized.

Bei der dritten Ausführungsform kann ferner unter Umständen das fixierte Verbindungsglied 11 ähnlich zu dem fixierten Verbindungsglied 11 der zweiten Ausführungsform aufgebaut sein, wie dies in 13 gezeigt ist. Insbesondere ist das fixierte Verbindungsglied 11, wie in der Fig. gezeigt ist, ausdehnbar und umfasst einen Zylinder 11a, eine Stange 11b sowie eine Spiralfeder 11c. Gemäß dieser Abänderung der Parallelverbindung 10 gemäß der dritten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die Parallelverbindung 10 der zweiten Ausführungsform bereitgestellt werden, erhalten werden.Further, in the third embodiment, the fixed link may further be possible 11 similar to the fixed link 11 of the second embodiment, as shown in FIG 13 is shown. In particular, the fixed link 11 As shown in the figure, expandable and comprises a cylinder 11a , a pole 11b and a coil spring 11c , According to this modification of the parallel connection 10 According to the third embodiment, the same advantageous effects as provided by the parallel connection 10 of the second embodiment.

Als Nächstes wird eine künstliche Gelenkvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform mit Bezugnahme auf 14 beschrieben werden. Wie in der Fig. gezeigt ist, wird die künstliche Gelenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform auf eine künstliche Gelenkvorrichtung für ein Handgelenk und für ein Gelenk eines Daumenballens eines künstlichen Arms angewendet. Die künstliche Gelenkvorrichtung 2B für das Handgelenk des künstlichen Arms 40 umfasst einen Handabschnitt 9 (Gliedmaße-Element), eine Anbringungsplatte 4a sowie eine Parallelverbindung 10, welche den Handabschnitt 9 mit der Anbringungsplatte 4a verbindet. Die Parallelverbindung 10 gehört ähnlich wie die Parallelverbindung 10 der dritten Ausführungsform dem elektrisch gesteuerten/geregelten Typ an und weist einen Betrieb auf, welcher durch ein Steuer-/Regelsystem ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Steuer-/Regelsystem 20 gesteuert/geregelt wird. Kurz gesagt ist die künstliche Gelenkvorrichtung 2B ähnlich zu der künstlichen Gelenkvorrichtung 2 für ein Fußgelenk gemäß der dritten Ausführungsform aufgebaut, außer dass der Fußabschnitt 3 durch den Handabschnitt 9 ersetzt ist.Next, an artificial joint device according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG 14 to be discribed. As shown in the figure, the artificial joint device of the present embodiment is applied to an artificial joint device for a wrist and a joint of a thumb bale of an artificial arm. The artificial joint device 2 B for the wrist of the artificial arm 40 includes a hand section 9 (Limb element), a mounting plate 4a as well as a parallel connection 10 which the hand section 9 with the mounting plate 4a combines. The parallel connection 10 belongs similar to the parallel connection 10 of the third embodiment of the electrically controlled type and has an operation by a control system similar to the control system described above 20 is controlled / regulated. In short, the artificial joint device 2 B similar to the artificial joint device 2 for an ankle according to the third embodiment, except that the foot section 3 through the hand section 9 is replaced.

Die künstliche Gelenkvorrichtung 2B für ein Handgelenk kann demnach dieselben vorteilhaften Effekte bereitstellen, wie sie durch die künstliche Gelenkvorrichtung 2 der dritten Ausführungsform erhalten werden. Insbesondere ermöglicht die künstliche Gelenkvorrichtung 2B, die Bewegung der elektrisch gesteuerten/geregelten Parallelverbindung 10 hervorzurufen, welche schwierig ist, direkt durch eine Anweisung oder dgl. von dem Gehirn eines Benutzers derart gesteuert/geregelt zu werden, dass eine Übereinstimmung (oder eine Konformität mit) einer von dem Benutzer beabsichtigten Bewegung besteht. Bei der Bewegung ist es möglich, den Winkel der Bewegung der künstlichen Gelenkvorrichtung 2B des künstlichen Arms 40 durch die Parallelverbindung 10 unter einem hohen Freiheitsgrad zu ändern.The artificial joint device 2 B for a wrist can thus provide the same advantageous effects as through the artificial joint device 2 of the third embodiment. In particular, the artificial joint device allows 2 B , the movement of the electrically controlled / regulated parallel connection 10 which is difficult to be directly controlled by an instruction or the like of the brain of a user so that there is a match (or conformity with) a movement intended by the user. During movement it is possible to adjust the angle of movement of the artificial joint device 2 B of the artificial arm 40 through the parallel connection 10 to change under a high degree of freedom.

Eine künstliche Gelenkvorrichtung 2C für das Gelenk an einem Daumenballen umfasst einen Handabschnitt 9, einen Daumenabschnitt 16 sowie eine Parallelverbindung 15, welche den Handabschnitt 9 mit dem Daumenabschnitt 16 verbindet. Die künstliche Gelenkvorrichtung 2C ist ähnlich zu der künstlichen Gelenkvorrichtung 2 für das Gelenk an dem Fußballen gemäß der dritten Ausführungsform aufgebaut, außer dass der Fußabschnitt 3 durch den Handabschnitt 9 ersetzt ist und dass der Daumenabschnitt 16 sich geringfügig konstruktiv von dem Halluxabschnitt 16 unterscheidet. Demnach kann die künstliche Gelenkvorrichtung 2C für das Gelenk an einem Daumenballen die gleichen vorteilhaften Effekte bereitstellen, wie sie durch die künstliche Gelenkvorrichtung 2A für das Gelenk an dem Fußballen gemäß der dritten Ausführungsform erhalten werden. Insbesondere ermöglicht die künstliche Gelenkvorrichtung 2C, die Bewegung der elektrisch gesteuerten/geregelten Parallelverbindung 15 hervorzurufen, welche direkt durch eine Anweisung oder dgl. von dem Gehirn des Benutzers schwierig ist derart zu gesteuert/geregelt zu werden, dass diese mit einer Bewegung, welche durch den Benutzer beabsichtigt ist, übereinstimmt (bzw. mit ihr konform ist). Bei der Bewegung ermöglicht die Parallelverbindung 15, einen hohen Freiheitsgrad bei dem Ändern des Winkels der Bewegung des Gelenks an dem Daumenballen zu erhalten und folglich kann die Bewegung des Daumenabschnitts 16, welcher eine wichtige Rolle bei der Greifbewegung spielt, an jene des Daumens einer lebenden Hand angenähert werden.An artificial joint device 2C for the joint on a thumb ball comprises a hand section 9 , a thumb section 16 as well as a parallel connection 15 which the hand section 9 with the thumb section 16 combines. The artificial joint device 2C is similar to the artificial joint device 2 for the joint on the ball of the foot according to the third embodiment, except that the foot portion 3 through the hand section 9 is replaced and that the thumb section 16 slightly constructive of the Hallux section 16 different. Accordingly, the artificial joint device 2C for the joint on an artery of the thumb provide the same beneficial effects as they do through the artificial joint device 2A for the joint on the ball of the foot according to the third embodiment. In particular, the artificial joint device allows 2C , the movement of the electrically controlled / regulated parallel connection 15 which is directly difficult by an instruction or the like of the user's brain to be controlled so as to conform to (or conform to) a movement intended by the user. During movement allows the parallel connection 15 to obtain a high degree of freedom in changing the angle of movement of the joint on the ball of the thumb and, consequently, the movement of the thumb portion 16 , which plays an important role in the gripping movement, are approximated to those of the thumb of a living hand.

Obwohl bei der dritten und vierten Ausführungsform die künstliche Gelenkvorrichtung der Erfindung auf das künstliche Bein und den künstlichen Arm angewendet wird, ist dies nicht beschränkend, sondern die künstliche Gelenkvorrichtung ist anwendbar auf jede künstliche Verbindungsgliedmaße eines Roboters, eines Manipulators und dgl.Even though in the third and fourth embodiments the artificial one Articulated device of the invention on the artificial leg and the artificial arm is applied, this is not limiting, but the artificial Articulated device is applicable to any artificial linkage dimensions of a Robot, a manipulator and the like.

Ferner ist für den einschlägigen Fachmann festzuhalten, dass das Vorstehende bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind und dass mannigfaltige Änderungen und Modifikationen unter Umständen gemacht werden können, ohne dass von dem Schutzbereich der Erfindung, wie dieser in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.Further is for the relevant Those skilled in the art will appreciate that the foregoing is preferred embodiments of the invention and that are manifold changes and modifications in certain circumstances can be made without being bound by the scope of the invention, as defined in the appended claims is, deviated.

Claims (20)

Parallelverbindung (10) zum Verbinden zweier voneinander beabstandeter Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9), umfassend: ein fixiertes Verbindungsglied (11), welches mit einem seiner Enden an einem der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) fixiert ist, ein Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk (12) zum Verbinden eines anderen Endes des fixierten Verbindungsglieds (11) mit einem anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) derart, dass ein Winkel des fixierten Verbindungsglieds (11) in Bezug auf den anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann; eine Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern (13), welche sich zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten (3, 4, 9) in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken; und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken (14a, 14b), welche gegenüberliegende Enden der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern (13) jeweils mit den Verbindungsgliedanbringungsabschnitten (3, 4, 9) derart verbinden, dass zugehörige Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds (13) in Bezug auf die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) in jede gewünschte Richtung geändert werden können, gekennzeichnet durch Drängungselemente (13c), welche jeweils in der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern (13) vorgesehen sind, wobei jedes Drängungselement den Zweck hat, ein zugehöriges Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) in wenigstens einer Richtung zu drängen, welche entgegengesetzt ist zu Richtungen, in denen das ausdehnbare Verbindungsglied (13) dann sich ausdehnt und zusammenzieht, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied (13) sich ausdehnt und zusammenzieht.Parallel connection ( 10 ) for connecting two spaced apart link mounting sections (16) 3 . 4 . 9 ) comprising: a fixed link ( 11 ) with one of its ends on one of the link attachment sections ( 3 . 4 . 9 ), a fixed link joint ( 12 ) for connecting another end of the fixed link ( 11 ) with another of the link mounting portions (FIG. 3 . 4 . 9 ) such that an angle of the fixed link ( 11 ) with respect to the other of the link mounting portions (FIG. 3 . 4 . 9 ) can be changed in any desired direction; a plurality of expandable links ( 13 ) extending between the two link mounting portions ( 3 . 4 . 9 ) extend in an expandable / contractible manner; and a plurality of expandable link joints ( 14a . 14b ), which opposite ends of the plurality of expandable links ( 13 ) each with the link attachment sections (FIG. 3 . 4 . 9 ) such that associated angles of each expandable link ( 13 ) with respect to the link mounting portions (FIG. 3 . 4 . 9 ) can be changed in any desired direction, characterized by urging elements ( 13c ), which in each case in the plurality of expandable connecting links ( 13 ), each urging element having the purpose of providing an associated connecting link of the expandable connecting links ( 13 ) in at least one direction, which is opposite to directions in which the expandable link ( 13 ) then expands and contracts when the expandable link ( 13 ) expands and contracts. Parallelverbindung (10) nach Anspruch 1, wobei das fixierte Verbindungsglied (11) ein stoßdämpfendes Element (11c) zum Dämpfen eines Stoßes umfasst, welcher zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten (3, 4, 9) übertragen wird.Parallel connection ( 10 ) according to claim 1, wherein the fixed link ( 11 ) a shock-absorbing element ( 11c ) for damping a shock which exists between the two link mounting portions (10) 3 . 4 . 9 ) is transmitted. Parallelverbindung (10) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern (13) wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder (13) sind.Parallel connection ( 10 ) according to claim 1, wherein the plurality of expandable links ( 13 ) at least three expandable links ( 13 ) are. Parallelverbindung (10) nach Anspruch 3, wobei die wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) derart angeordnet sind, dass Verbindungsabschnitte derselben, welche wenigstens mit einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) verbunden sind, nicht auf wenigstens einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) auf einer Linie liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds (11) innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch die Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) als Eckpunkte definiert ist.Parallel connection ( 10 ) according to claim 3, wherein the at least three expandable connecting links ( 13 ) are arranged such that connecting portions thereof which at least with one of the two link mounting portions ( 3 . 4 . 9 ), not on at least one of the two link mounting sections ( 3 . 4 . 9 ) are in line, and that a connecting portion of the fixed link ( 11 ) is positioned within a polygon formed by the connecting portions of the at least three expandable links ( 13 ) is defined as vertices. Parallelverbindung (10) nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Antriebsquelle (22), Stellglieder (13d), welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle (22) zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel (21) zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) jedem Stellglied (13d) zugeführt wird.Parallel connection ( 10 ) according to claim 3, further comprising: a drive source ( 22 ), Actuators ( 13d ), which have the purpose, each one associated link of the at least three expandable links ( 13 ) for expansion and contraction by one of the drive source ( 22 ) drive power, and a control means ( 21 ) for controlling the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) each actuator ( 13d ) is supplied. Parallelverbindung (10) nach Anspruch 5, wobei das Stellglied (13d) ein elektrisches Stellglied (13d) ist, welches derart konfiguriert ist, dass es eine Regenerationsenergie dann erzeugt, wenn das zugehörige ausdehnbare Verbindungsglied (13) durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die Parallelverbindung (10) ferner umfasst einen Akkumulator (23) zum Speichern der Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied (13d) erzeugt wurde.Parallel connection ( 10 ) according to claim 5, wherein the actuator ( 13d ) an electric actuator ( 13d ) configured to generate a regeneration energy when the associated expandable link (10) 13 ) is expanded and contracted by an external force, the parallel connection ( 10 ) further comprises an accumulator ( 23 ) for storing the regeneration energy generated by the electric actuator ( 13d ) was generated. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C), welche die Parallelverbindung (10) nach Anspruch 1 umfasst, wobei die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte (3, 4, 9) zwei Gliedmaße-Elemente (3, 4, 9, 16) sind.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ), which the parallel connection ( 10 ) according to claim 1, wherein the two link mounting portions ( 3 . 4 . 9 ) two limb elements ( 3 . 4 . 9 . 16 ) are. Künstliche Gelenkvorrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei das fixierte Verbindungsglied (11) ein stoßdämpfendes Element (11c) zum Dämpfen eines Stoßes umfasst, welcher zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 4) übertragen wird.Artificial joint device ( 2 ) according to claim 7, wherein the fixed link ( 11 ) a shock-absorbing element ( 11c ) for damping a shock occurring between the two limb elements ( 3 . 4 ) is transmitted. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern (13, 17) wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder (13, 17) sind.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) according to claim 7, wherein the plurality of expandable links ( 13 . 17 ) at least three expandable links ( 13 . 17 ) are. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2B) nach Anspruch 9, wobei die wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) derart angeordnet sind, dass ihre Verbindungsabschnitte, welche wenigstens mit einem Element der zwei Gliedmaße-Elemente (3, 4, 9) verbunden sind, nicht auf wenigstens einem der zwei Gliedmaße-Elemente (3, 4, 9) auf einer Linie liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds (11) innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches definiert ist durch die Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13) als Eckpunkte.Artificial joint device ( 2 . 2 B ) according to claim 9, wherein the at least three expandable connecting links ( 13 ) are arranged such that their connecting portions, which at least one element of the two limb elements ( 3 . 4 . 9 ), not on at least one of the two limb elements ( 3 . 4 . 9 ) are in line, and that a connecting portion of the fixed link ( 11 ) is positioned within a polygon which is defined by the connecting portions of the at least three expandable connecting links ( 13 ) as vertices. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Antriebsquelle (22), Stellglieder (13d, 17d), welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (13, 17) zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle (22) zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel (21) zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) jedem Stellglied (13d, 17d) zugeführt wird.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) according to claim 9, further comprising: a drive source ( 22 ), Actuators ( 13d . 17d ), which have the purpose, each one associated link of the at least three expandable links ( 13 . 17 ) for expansion and contraction by one of the drive source ( 22 ) drive power, and a control means ( 21 ) for controlling the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) each actuator ( 13d . 17d ) is supplied. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) nach Anspruch 11, wobei das Stellglied (13d, 17d) ein elektrisches Stellglied (13d, 17d) ist, welches derart konfiguriert ist, dass es Regenerationsenergie dann erzeugt, wenn das zugehörige ausdehnbare Verbindungsglied (13, 17) durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) ferner umfasst einen Akkumulator (23) zum Speichern der Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied (13d, 17d) erzeugt wird.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) according to claim 11, wherein the actuator ( 13d . 17d ) an electric actuator ( 13d . 17d ) which is configured to generate regeneration energy when the associated expandable link (10) 13 . 17 ) is expanded and contracted by an external force, the artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) further comprises an accumulator ( 23 ) for storing the regeneration energy generated by the electric actuator ( 13d . 17d ) is produced. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) nach Anspruch 11, welches bei einem künstlichen Bein (1) und/oder einem künstlichen Arm (40) verwendet wird, und ferner umfassend ein Betriebswillen-Erfassungsmittel (24) zum Erfassen eines Betriebswillens eines Benutzers, um das künstliche Bein (1) und/oder den künstlichen Arm (40) zu betreiben, und wobei das Steuer-/Regelmittel (21) die Stellglieder (13d, 17d) gemäß dem abgetasteten Betriebswillen steuert/regelt.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) according to claim 11, which in an artificial leg ( 1 ) and / or an artificial arm ( 40 ), and further comprising an operation will detection means ( 24 ) for detecting a user's willingness to operate the artificial leg ( 1 ) and / or the artificial arm ( 40 ) and the control means ( 21 ) the actuators ( 13d . 17d ) controls according to the sampled operational will. Künstliche Gelenkvorrichtung (2, 2A, 2B, 2C) nach Anspruch 7, wobei die Parallelverbindung (15) umfasst: ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied (19), welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 9, 16) erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke (19a) zum Verbinden der gegenüberliegenden Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) jeweils mit den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 9, 16) derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente (3, 9, 16) in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.Artificial joint device ( 2 . 2A . 2 B . 2C ) according to claim 7, wherein the parallel connection ( 15 ) comprises: an inextensible movable link ( 19 ), which is located between the two limb elements ( 3 . 9 . 16 ) and two movable link joints (FIG. 19a ) for connecting the opposite ends of the inextensible movable connecting member ( 19 ) each with the two limb elements ( 3 . 9 . 16 ) such that corresponding angles of the inextensible movable link ( 19 ) with respect to the limb elements ( 3 . 9 . 16 ) can be changed in any desired direction. Künstliche Gelenkvorrichtung (2A) nach Anspruch 7, welche für einen Hallux-Abschnitt (16) verwendet wird, wobei die Parallelverbindung (15) umfasst: wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder (17), welche sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 16) in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken, und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken (18), welche gegenüberliegende Enden der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (17) jeweils mit den Gliedmaße-Elementen (3, 16) derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds (17) in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente (3, 16) in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung (2A) ferner umfasst: eine Antriebsquelle (22), Stellglieder (17d), welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (17) zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle (22) zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel (21) zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) jedem Stellglied (17d) zugeführt wird.Artificial joint device ( 2A ) according to claim 7, which is suitable for a Hallux section ( 16 ) is used, wherein the parallel connection ( 15 ) comprises: at least three expandable links ( 17 ), which are located between the two limb elements ( 3 . 16 ) in an expandable / contractible manner, and a plurality of expandable link joints (FIG. 18 ), which opposite ends of the at least three expandable links ( 17 ) each with the limb elements ( 3 . 16 ) such that respective angles of each expandable link ( 17 ) with respect to the limb elements ( 3 . 16 ) can be changed in any desired direction, wherein the artificial joint device ( 2A ) further comprises: a drive source ( 22 ), Actuators ( 17d ), which have the purpose, each one associated link of the at least three expandable links ( 17 ) for expansion and contraction by one of the drive source ( 22 ) drive power, and a control means ( 21 ) for controlling the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) each actuator ( 17d ) is supplied. Künstliche Gelenkvorrichtung (2C) nach Anspruch 7, welches für einen Daumenabschnitt (16) verwendet wird, wobei die Parallelverbindung (15) umfasst: wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder (17), welche sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (5, 16) in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken, und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche gegenüberliegende Enden der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (17) jeweils mit den Gliedmaße-Elementen (9, 16) derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds (17) in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente (9, 16) in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung (2C) ferner umfasst: eine Antriebsquelle (22), Stellglieder (17d), welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder (17) zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle (22) zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel (21) zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) jedem Stellglied (17d) zugeführt wird.Artificial joint device ( 2C ) according to claim 7, which is suitable for a thumb section ( 16 ) is used, wherein the parallel connection ( 15 ) comprises: at least three expandable links ( 17 ), which are located between the two limb elements ( 5 . 16 ) extend in an expandable / contractible manner, and a plurality of expandable link joints, which have opposite ends of the at least three expandable links (FIGS. 17 ) each with the limb elements ( 9 . 16 ) such that respective angles of each expandable link ( 17 ) with respect to the limb elements ( 9 . 16 ) can be changed in any desired direction, wherein the artificial joint device ( 2C ) further comprises: a drive source ( 22 ), Actuators ( 17d ), which have the purpose, respectively an associated connecting link of the at least three expandable connecting links ( 17 ) for expansion and contraction by one of the drive source ( 22 ) drive power, and a control means ( 21 ) for controlling the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) each actuator ( 17d ) is supplied. Künstliche Gelenkvorrichtung (2A) nach Anspruch 15, wobei die Parallelverbindung (15) ferner umfasst: ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied (19), welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 16) erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke (19a) zum Verbinden gegenüberliegender Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) jeweils mit den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 16) derart, dass jeweilige Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente (3, 16) in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.Artificial joint device ( 2A ) according to claim 15, wherein the parallel connection ( 15 ) further comprises: an inextensible movable connecting member ( 19 ), which is located between the two limb elements ( 3 . 16 ) and two movable link joints (FIG. 19a ) for connecting opposite ends of the inextensible movable connecting member ( 19 ) each with the two limb elements ( 3 . 16 ) such that respective angles of the inextensible movable link ( 19 ) with respect to the limb elements ( 3 . 16 ) can be changed in any desired direction. Künstliche Gelenkvorrichtung (2C) nach Anspruch 16, wobei die Parallelverbindung (15) ferner umfasst: ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied (19), welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (9, 16) erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke zum Verbinden gegenüberliegender Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) jeweils mit den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 16) derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds (19) in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente (9, 16) in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.Artificial joint device ( 2C ) according to claim 16, wherein the parallel connection ( 15 ) further comprises: an inextensible movable connecting member ( 19 ), which is located between the two limb elements ( 9 . 16 ) and two movable link joints for connecting opposite ends of the inextensible movable link (Fig. 19 ) each with the two limb elements ( 3 . 16 ) such that corresponding angles of the inextensible movable link ( 19 ) with respect to the limb elements ( 9 . 16 ) can be changed in any desired direction. Künstliche Gelenkvorrichtung (2A) nach Anspruch 15, wobei das Steuer-/Regelmittel (21) die Antriebskraft steuert/regelt, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) derart zu jedem Stellglied (17d) zugeführt wird, dass ein Abstand zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (3, 16) konstant gehalten wird.Artificial joint device ( 2A ) according to claim 15, wherein said control means ( 21 ) controls the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) so to each actuator ( 17d ), that a distance between the two limb elements ( 3 . 16 ) is kept constant. Künstliche Gelenkvorrichtung (2C) nach Anspruch 16, wobei das Steuer-/Regelmittel (21) die Antriebskraft steuert/regelt, welche ausgehend von der Antriebsquelle (22) derart zu jedem Stellglied (17d) zugeführt wird, dass ein Abstand zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen (9, 16) konstant gehalten wird.Artificial joint device ( 2C ) according to claim 16, wherein said control means ( 21 ) controls the driving force, which starting from the drive source ( 22 ) so to each actuator ( 17d ), that a distance between the two limb elements ( 9 . 16 ) is kept constant.
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